JP2005099408A - Electrophoretic display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気泳動粒子を用いた表示装置に関する。 The present invention relates to a display device using electrophoretic particles.
低消費電力化、あるいは目への負担軽減などの観点から反射型表示装置への期待が高まっている。これまでに、反射型表示装置の一つとして電気泳動表示装置が知られている。この電気泳動表示装置は、電荷を有する電気泳動粒子と絶縁性液体とからなる分散液とこの分散液を挟んで対向する一組の電極からなる。そして、この電極を介して分散液に電場を印加することによって、電気泳動粒子をその電荷と反対極性の電極上に移動させて表示を行うものである。 Expectations for reflective display devices are increasing from the standpoint of reducing power consumption and reducing the burden on the eyes. Until now, an electrophoretic display device has been known as one of reflection type display devices. This electrophoretic display device is composed of a dispersion composed of electrophoretic particles having electric charge and an insulating liquid, and a pair of electrodes facing each other with the dispersion interposed therebetween. Then, by applying an electric field to the dispersion liquid through this electrode, the electrophoretic particles are moved onto an electrode having a polarity opposite to that of the electric charge, and display is performed.
電気泳動表示装置では、電気泳動粒子が着色され、この電気泳動粒子の対比色は、色素を溶解させた前述の分散液が担っている。より詳細には、電気泳動粒子が観測者に近い一方の電極の表面に付着する場合は、電気泳動粒子の色が観測される。また、電気泳動粒子が観測者から遠い他方の電極の表面に付着する場合は、電気泳動粒子の色は分散液に隠蔽されるとともに分散液の色が観測されるというものである。 In the electrophoretic display device, the electrophoretic particles are colored, and the contrast color of the electrophoretic particles is borne by the dispersion liquid in which the dye is dissolved. More specifically, when the electrophoretic particles adhere to the surface of one electrode close to the observer, the color of the electrophoretic particles is observed. In addition, when the electrophoretic particles adhere to the surface of the other electrode far from the observer, the color of the electrophoretic particles is concealed by the dispersion and the color of the dispersion is observed.
電気泳動表示装置は、広視野角、高コントラスト、低消費電力という利点を備えている。しかしながら、分散液に溶解した色素の電気泳動粒子への吸着、及び電気泳動粒子が吸着した電極表面と電気泳動粒子間への分散液の侵入などの悪影響により、高い反射率、すなわち明るさと高いコントラストを両立させることは本質的に不可能であるという大きな問題があった。 The electrophoretic display device has the advantages of a wide viewing angle, high contrast, and low power consumption. However, high reflectivity, that is, brightness and high contrast due to adverse effects such as adsorption of the dye dissolved in the dispersion to the electrophoretic particles and penetration of the dispersion between the electrode surface on which the electrophoretic particles are adsorbed and the electrophoretic particles. There was a big problem that it was essentially impossible to achieve both.
この問題を解決するために、透明な分散液を用いて表示を行う電気泳動表示装置が提案されている(特許文献1、及び特許文献2参照)。これらの方式は、第1の色(例えば黒)を表示するときは画素サイズにほぼ等しい画素電極全体に着色粒子を泳動させ、第2の色(例えば白)を表示するときは非画素部、あるいは画素の小面積部分に着色粒子を集めて画素部を透過状態にするものである。分散液に色素を溶解しないため分散液の安定性が高く、また反射電極の散乱特性を制御することで良好な白表示を実現することが可能である。
しかしながらこれらの電気泳動表示装置では、応答速度や反射率などの表示特性や、寿命が不十分であるという問題があった。 However, these electrophoretic display devices have a problem that display characteristics such as response speed and reflectance, and a lifetime are insufficient.
そこで本発明はこれらの問題に鑑み、高速応答、高反射率であり、寿命の長い電気泳動表示装置を得ることを目的とする。 In view of these problems, an object of the present invention is to obtain an electrophoretic display device having a high-speed response, a high reflectance, and a long lifetime.
そこで本発明は、第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1基板と第2基板との間に挟持され第1の色に着色された着色帯電微粒子と、着色帯電微粒子を分散する絶縁性液体とを有する分散層と、第1基板の分散層側の面に設けられる第1電極と、第1基板
の分散層側の面に設けられ、第1電極よりも面積の小さい第2電極と、第2基板の分散層側の面に設けられ、第2電極に対向する第3電極と、第1電極、第2電極及び第3電極に電圧を印加する駆動回路とを具備し、着色帯電微粒子は、フラーレン若しくはフラーレンの会合体と、非イオン性若しくはイオン性の界面活性剤とを有し、第1の色を表示する第1表示状態では、第1電極、第2電極及び第3電極を全て電圧無印加状態とし、第1の色とは異なる第2の色を表示する第2表示状態では、第2電極と第3電極との間に極性が交互に変わるよう電圧を印加する状態とすることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。
Accordingly, the present invention provides a first substrate, a second substrate facing the first substrate, colored charged fine particles sandwiched between the first substrate and the second substrate and colored in a first color, and colored charged fine particles A dispersion layer having an insulating liquid that disperses the liquid, a first electrode provided on a surface of the first substrate on the dispersion layer side, a surface provided on the surface of the first substrate on the dispersion layer side, and having an area larger than that of the first electrode. A small second electrode, a third electrode provided on the surface of the second substrate on the dispersion layer side, facing the second electrode, and a drive circuit for applying a voltage to the first electrode, the second electrode, and the third electrode. And the colored charged fine particles include fullerene or an aggregate of fullerenes and a nonionic or ionic surfactant, and in the first display state displaying the first color, the first electrode, the second The electrode and the third electrode are all in a voltage-free state, and a second color different from the first color is displayed. The second display state, to provide an electrophoretic display device, characterized in that the polarity is a state of applying a voltage to alternating between the second electrode and the third electrode.
本発明においては、フラーレン若しくはフラーレンの会合体が、イオン性官能基を有するフラーレン誘導体若しくはイオン性官能基を有するフラーレン誘導体の会合体であっても良い。 In the present invention, the fullerene or the aggregate of fullerenes may be a fullerene derivative having an ionic functional group or an aggregate of fullerene derivatives having an ionic functional group.
また本発明においては、フラーレン若しくはフラーレンの会合体が、金属を内包したフラーレン若しくは金属を内包したフラーレンの会合体であっても良い。 In the present invention, the fullerene or the fullerene aggregate may be a fullerene encapsulating a metal or a fullerene aggregate encapsulating a metal.
また本発明は、第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1基板と第2基板との間に挟持され、平均粒径が600nm以下であり第1の色に着色された着色帯電微粒子と、着色帯電微粒子を分散する絶縁性液体とを有する分散層と、第1基板の分散層側の面に設けられる第1電極と、第1基板の分散層側の面に設けられ、第1電極よりも面積の小さい第2電極と、第2基板の分散層側の面に設けられ、第2電極に対向する第3電極と、第1電極、第2電極及び第3電極に電圧を印加する駆動回路とを具備し、着色帯電微粒子は、顔料粒子と、イオン性官能基を有し顔料粒子を被覆するポリマー被膜とを有し、第1の色を表示する第1表示状態では、第1電極、第2電極及び第3電極を全て電圧無印加状態とし、第1の色とは異なる第2の色を表示する第2表示状態では、第2電極と第3電極との間に極性が交互に変わるよう電圧を印加する状態とすることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。 In addition, the present invention is sandwiched between a first substrate, a second substrate facing the first substrate, and the first substrate and the second substrate, and has an average particle diameter of 600 nm or less and colored in the first color. A dispersion layer having colored charged fine particles, an insulating liquid for dispersing the colored charged fine particles, a first electrode provided on the dispersion layer side surface of the first substrate, and a dispersion layer side surface of the first substrate. A second electrode having a smaller area than the first electrode, a third electrode provided on the surface of the second substrate on the dispersion layer side and facing the second electrode, the first electrode, the second electrode, and the third electrode And a driving circuit that applies a voltage to the colored charged fine particles. The colored charged fine particles include a pigment particle and a polymer film that has an ionic functional group and covers the pigment particle, and displays a first color. In the state, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are all in a state in which no voltage is applied, and is different from the first color. In the second display state that displays the color, to provide an electrophoretic display device, characterized in that the polarity is a state of applying a voltage to alternating between the second electrode and the third electrode.
また本発明においては、駆動回路は、第1表示状態から第2表示状態に切り替える際には、第3電極の極性が着色帯電微粒子の極性と反対の極性となるよう第1電極と第3電極との間に電圧を印加して、次に第2電極と第3電極との間に極性が交互に変わるよう電圧を印加し、第2表示状態から第1表示状態に切り替える際には、第1電極の極性が着色帯電微粒子の極性と反対の極性となるよう第1電極と第3電極との間に電圧を印加して、次に第1電極、第2電極、及び第3電極の電圧を無印加状態としても良い。 In the present invention, when the drive circuit switches from the first display state to the second display state, the first electrode and the third electrode are arranged so that the polarity of the third electrode is opposite to the polarity of the colored charged fine particles. When the voltage is applied between the second display state and the third electrode, and then the polarity is alternately changed between the second electrode and the third electrode, the second display state is switched to the first display state. A voltage is applied between the first electrode and the third electrode so that the polarity of one electrode is opposite to the polarity of the colored charged fine particles, and then the voltages of the first electrode, the second electrode, and the third electrode May be in a non-application state.
また本発明においては、第2基板の分散層側の面に、第1電極と対向する絶縁性の突起部を設けても良い。 In the present invention, an insulating protrusion facing the first electrode may be provided on the surface of the second substrate on the dispersion layer side.
また本発明においては、第1電極、第2電極、及び第3電極を含む、第1基板及び第2基板の表面を、着色帯電微粒子と同じ極性の表面電位を有するポリマーで被覆しても良い。 In the present invention, the surfaces of the first substrate and the second substrate including the first electrode, the second electrode, and the third electrode may be coated with a polymer having a surface potential of the same polarity as the colored charged fine particles. .
また本発明においては、第1電極、第2電極、及び第3電極を含む、第1基板及び第2基板の表面を、表面張力が30mN/m以下のポリマーで被覆しても良い。 In the present invention, the surfaces of the first substrate and the second substrate including the first electrode, the second electrode, and the third electrode may be coated with a polymer having a surface tension of 30 mN / m or less.
本発明によれば、高速応答、高反射率であり、寿命の長い電気泳動表示装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an electrophoretic display device having a high response speed and a high reflectance and a long lifetime.
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態に係る電気泳動表示装置について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る電気泳動表示装置について説明する。本実施形態の電気泳動表示装置は、フラーレン若しくはフラーレンの会合体と、これに分散安定性を付与するイオン性もしくは非イオン性の界面活性剤とを有する着色帯電微粒子を具備し、電気泳動現象と拡散現象の双方を用いて表示を行うものである。
Hereinafter, the electrophoretic display device according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
(First embodiment)
First, an electrophoretic display device according to a first embodiment of the present invention will be described. The electrophoretic display device of this embodiment comprises colored charged fine particles having fullerenes or aggregates of fullerenes and ionic or nonionic surfactants that impart dispersion stability thereto, and the electrophoretic phenomenon Display is performed using both diffusion phenomena.
図1(a)及び(b)は、本実施形態の電気泳動表示装置の、一部を示す断面図であり、夫々着色状態と消色状態とを示す。 FIG. 1A and FIG. 1B are cross-sectional views showing a part of the electrophoretic display device of the present embodiment, showing a colored state and a decolored state, respectively.
図1において、第1基板4と第2基板3とが対向して設けられ、これらの基板間に絶縁性液体1が挟持される。絶縁性液体1は透明であり、着色帯電微粒子2が分散している。着色帯電微粒子2は、フラーレン若しくはフラーレンの会合体と、このフラーレン若しくはフラーレンの会合体に分散安定性を付与する界面活性剤とを有し、例えば黒色(第1の色)に着色されている。第1の色としては、溶媒や界面活性剤との組み合わせで他の色(紫色など)に変えることも可能である。本実施形態においては、絶縁性液体1及び着色帯電微粒子2で分散層を形成している。界面活性剤は、一部がフラーレン若しくはフラーレンの会合体の周りに分散しており、残りは絶縁性液体1中に分散している。また、第1基板4に第1電極6と第2電極5が、第2基板3に第3電極7が設けられている。第1電極6は第2電極5よりも面積が大きい。また、第3電極7は第2電極5に対向する位置に設けられる。第1電極6と第2電極5、第3電極7とで1つの画素を形成し、実際には、このような画素が2次元マトリクス状に形成されている。また、第1電極6と第2電極5、第3電極7とに電圧を印加する駆動回路100が設けられている。
In FIG. 1, a
本実施形態においては、絶縁性液体1は無色透明であり、着色帯電微粒子2が黒色に着色されている。また、着色帯電微粒子2は界面活性剤や分散する絶縁性液体によって、正や負のどちらの極性にも帯電しうる。ここでは、負に帯電している着色帯電微粒子として説明する。そして、本実施形態の電気泳動表示装置の表示方法は、次のようになる。図1(a)に示す着色帯電微粒子2の色を表示する着色状態では、画素全体に着色帯電微粒子2を分散させることにより、観測面から着色帯電微粒子2の色が観測出来る。また、図1(b)に示す透明(白色)(第2の色)を表示する消色状態では、着色帯電微粒子2を第2電極5と第3電極7との間に局所的に存在させることにより、絶縁性液体1が無色であることから、観測面と反対側の面の、基板の外側等に設けられたAlやAg、TiO2膜などからなる拡散反射板の色である白色が観測出来る。ここで、観測面は第2基板3を透明基板として第2基板3側としてもよいし、第1基板4及び第1電極6を透明基板及び透明電極として第1基板4側としてもよい。また、着色帯電微粒子2の着色状態または消色状態への移動は、画素毎に行われる。
In this embodiment, the
次に、本実施形態の電気泳動表示装置の着色状態(第1表示状態)・消色状態(第2表示状態)を実現する方法について、図1から図5を用いて説明する。 Next, a method for realizing the coloring state (first display state) and the decoloring state (second display state) of the electrophoretic display device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、着色状態を着色帯電微粒子2の色(黒色)の表示とし、消色状態を拡散反射板の色(白色)の表示とした場合に、黒表示から白表示への切り替えについて図1、図2及び図3を用いて説明する。図2は(a)黒表示、(b)黒表示から白表示への移行状態、(c)及び(c‘)白表示を示す。また、図3は上段に第1電極6の波形図、中段に第2電極5の波形図、下段に第3電極7の波形図を示し、夫々について左側から黒表示、黒表示から白表示への移行状態、及び白表示の状態を示す。
First, FIG. 1 and FIG. 1 show switching from black display to white display when the colored state is the color (black) display of the colored charged
図1、図2(a)及び図3に示すように、黒表示時には、第1電極6、第2電極5、及
び第3電極7は全て電圧無印加状態であり、着色帯電微粒子2が画素全体に分散している。
As shown in FIGS. 1, 2A, and 3, during black display, the
この状態から白表示を行うには、まず、図2(b)及び図3に示すように、第1電極6と第3電極7との間に電圧を印加する。ここで、第3電極7には着色帯電微粒子2と反対の極性の電圧を印加して、第2電極5は電圧無印加とする。すると、着色帯電微粒子2は一時的に第3電極7側に集まる。この第1電極6と第3電極7との間の電圧の印加は、着色帯電微粒子2が第3電極7の近傍に完全に集まるまで行う必要はなく、着色帯電微粒子2が第1電極6の周囲から離れる程度であれば良い。
In order to perform white display from this state, first, a voltage is applied between the
次に、図2(c)、(c‘)及び図3に示すように、第2電極5と第3電極7との間で極性を変えながら電圧を印加する。ここで、第1電極6は電圧無印加とする。すると、着色帯電微粒子2は、第2電極5と第3電極7との間を振動し、着色帯電微粒子2が第2電極5と第3電極7との間に局在化することから白表示となり、黒表示から白表示への切り替えが完了する。このとき、第2電極5と第3電極7との間に印加する電圧を0.1V〜1V程度として、(b)の状態における印加電圧を1V〜10V、若しくはそれ以上とすることが好ましい。
Next, as shown in FIGS. 2C and 2C and FIG. 3, a voltage is applied while changing the polarity between the
次に、白表示から黒表示への切り替えについて図1、図4及び図5を用いて説明する。図4は(a)及び(a‘)白表示、(b)白表示から黒表示への移行状態、(c)黒表示を示す。また、図5は上段に第1電極6の波形図、中段に第2電極5の波形図、下段に第3電極7の波形図を示し、夫々について左側から白表示、白表示から黒表示への移行状態、黒表示の状態を示す。
Next, switching from white display to black display will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows (a) and (a ′) white display, (b) transition from white display to black display, and (c) black display. FIG. 5 shows a waveform diagram of the
図1、図4(a)、(a‘)及び図5に示すように、白表示時には、第2電極5と第3電極7との間で極性を変えながら電圧が印加されている。着色帯電微粒子2は第2電極5及び第3電極7の近傍に存在することから、白表示となる。この状態から黒表示を行うには、まず、図4(b)及び図5に示すように、第1電極6と第3電極7との間に電圧を印加する。ここで、第1電極6には着色帯電微粒子2と反対の極性の電圧を印加して、第2電極5は電圧無印加とする。すると、着色帯電微粒子2は一時的に第1電極6側、つまり画素全体に広がる。この第1電極6と第3電極7との間の電圧の印加は、着色帯電微粒子2が画素全体に完全に広がるまで行う必要はなく、着色帯電微粒子2の拡散現象を促す程度であれば良い。
As shown in FIGS. 1, 4 (a), (a ′) and FIG. 5, a voltage is applied while changing the polarity between the
次に、図4(c)及び図5に示すように、第1電極6、第2電極5、及び第3電極7を全て電圧無印加状態とする。すると、第1電極6側へと引き寄せられかけた着色帯電微粒子2は拡散現象により画素全体に拡散し、黒表示となり、白表示から黒表示への切り替えが完了する。
Next, as shown in FIGS. 4C and 5, the
このような表示の切り替えを画素毎に行うことにより、本実施形態では、界面活性剤を周りに付与したフラーレン若しくはフラーレンの会合体を着色帯電微粒子として電気泳動現象と拡散現象を利用した電気泳動表示装置を得ることができる。 By performing such display switching for each pixel, in this embodiment, electrophoretic display using electrophoretic phenomenon and diffusion phenomenon using fullerene or an aggregate of fullerene provided with a surfactant as a colored charged fine particle. A device can be obtained.
本実施形態において着色帯電微粒子2は、白表示においても黒表示においてもいずれかの電極に完全に吸着されているわけではなく、いずれかの電極に引き寄せられる切り替え時の図2(b)や図4(b)の状態も長くは続かない。従って、着色帯電微粒子2の凝集や各電極への吸着による劣化を改善可能であり、長寿命化を実現することができる。
In the present embodiment, the colored charged
なお、消色状態では、第2電極5及び第3電極7の近傍に着色帯電微粒子2を集めるために、常時極性を変化させながら第2電極5と第3電極7との間に電圧を印加しなければ
ならない。しかしながら、電気泳動現象が、少しでも電圧を印加することによって発生する、つまり着色帯電微粒子2がその反対の極性の電極に移動するために、消色状態における第2電極5と第3電極7との間に電圧を印加するために必要な電力は極めて小さい。従って交流などの極性を変化させた電圧を常時印加することによる電力消費は無視できるといえる。図2(b)や図4(b)で一時的に着色帯電微粒子2を集めたり広げたりと移動させる際に印加する電圧を、例えば約1V以上、消色状態での極性を変化させながら印加する電圧を、例えば約0.1V以上とすることができる。また、着色状態では、どの電極にも電圧を印加せず、電圧無印加状態とすることから電力消費を小さく保つことができる。
In the decolored state, a voltage is applied between the
また、第1電極6、第2電極5、及び第3電極7の関係としては、着色状態と消色状態とのコントラスト比をあげるためには、第1電極6の面積が大きいことが好ましく、第1電極6は第2電極5や第3電極7の5〜10倍程度であることが好ましい。非画素領域を出来る限り減らすために、第2電極5と第3電極7とは対向して、同じ程度の面積であることが好ましい。
Further, as the relationship between the
本実施形態において、フラーレン若しくはフラーレンの会合体とはC60、C70等の閉じたケージ状の炭素分子、若しくはそれらが集まったクラスター状のもののことを言う。図6に、フラーレン9と界面活性剤10とを含む着色帯電微粒子2を示す。フラーレン9と界面活性剤10とは静電的、又は親水・疎水相互作用により、フラーレン9の周りを界面活性剤10が吸着等により囲んでいる状態である。また、界面活性剤10は、フラーレン9の周りに吸着しているものだけではなく、絶縁性液体中に分散している状態であり、一部の界面活性剤がフラーレンに吸着しているのである。フラーレン9に界面活性剤10が吸着していることにより、フラーレン9に電荷が付与されたり、静電的、または立体的反発により分散安定性が付与されたりした、着色帯電微粒子2となり、電気泳動現象が生じる。フラーレン9は、図6に示すように0.76nm程度と小さいことから、拡散係数が大きくなり高速応答が可能となり、電気泳動表示装置であることから高反射率であるという効果も得られる。
In the present embodiment, fullerene or an aggregate of fullerenes means closed cage-like carbon molecules such as C 60 and C 70 , or a clustered form in which they are gathered. FIG. 6 shows colored charged
フラーレンとしてはC60、C70などを用いることができる。また、界面活性剤としては、非イオン性低分子活性剤や非イオン性高分子活性剤、イオン性低分子活性剤やイオン性高分子活性剤などを用いることができる。界面活性剤を、フラーレンを分散した液体中に添加することにより、界面活性剤により電荷が付与されたフラーレンを得ることができる。
(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説明する。本実施形態の電気泳動表示装置は、着色帯電微粒子が第1の実施形態とは異なるものである。本実施形態においては、第1の実施形態と構成が異なる点のみを説明し、同様の部分は説明を省略する。
As the fullerene, C 60 , C 70 or the like can be used. As the surfactant, a nonionic low molecular active agent, a nonionic high molecular active agent, an ionic low molecular active agent, an ionic high molecular active agent, or the like can be used. By adding the surfactant to the liquid in which the fullerene is dispersed, the fullerene charged with the surfactant can be obtained.
(Second Embodiment)
Next, an electrophoretic display device according to a second embodiment of the invention will be described. In the electrophoretic display device of this embodiment, colored charged fine particles are different from those of the first embodiment. In the present embodiment, only differences from the first embodiment will be described, and description of similar parts will be omitted.
本実施形態では、着色帯電微粒子2が第1の実施形態とは異なる。本実施形態の着色帯電微粒子2を図7に示す。
In the present embodiment, the colored charged
まず、図7(a)に、フラーレン9の周りにイオン性官能基11が吸着したフラーレン誘導体の基本構造を示す。このような構造のフラーレン誘導体を着色帯電微粒子2として用いることにより、イオン性官能基がはずれ難いために着色帯電微粒子2の分散安定性が高いという効果を得ることができる。フラーレン誘導体には、フラーレンにイオン性官能基としてカルボン酸、スルホン酸等のアニオン性官能基、カチオン性官能基としては、第4級アンモニウム等のカチオン性官能基などが結合されたものを用いることができる。また、本実施形態に用いることの出来るフラーレン誘導体の例を図7(b)、図7(c)、
及び図7(d)に示す。
First, FIG. 7A shows a basic structure of a fullerene derivative in which an ionic
And shown in FIG.
図7(e)は、フラーレン9の周りにイオン性官能基11が吸着したフラーレン誘導体の会合体を着色帯電微粒子2として用いるものである。このような着色帯電微粒子2を用いることにより、着色帯電微粒子2全体の電荷量が増えるため、電気泳動の高速化が実現可能となる。フラーレンやフラーレン誘導体を会合体とするためには適切な溶媒に適切なフラーレンやフラーレン誘導体を添加すればよい。例えば、溶媒としてトルエンを用いることにより、会合体とすることが出来る。フラーレン、およびフラーレン誘導体の会合体は、さらに溶媒置換を行うことによって、他の溶媒、特に無極性溶媒への分散も出来る場合がある。
FIG. 7E shows a case where an aggregate of fullerene derivatives in which ionic
図7(f)は、金属原子12を内包したフラーレン9を着色帯電微粒子2として用いるものである。このような着色帯電微粒子2を用いることにより、着色帯電微粒子2の電荷が大きくなるため、電気泳動の高速化が実現可能となる。フラーレンに内包された金属原子としてはLiなどを挙げることが出来る。
FIG. 7F shows the case where
図7(g)は、顔料粒子13と、この顔料粒子13を被覆して且つイオン性官能基11を有するポリマー被膜14とを有し、平均粒径が600nm以下である着色帯電微粒子2を用いるものである。顔料粒子13が表示色を担い、イオン性官能基11を有するポリマー被膜14が顔料粒子13を被覆することから、この着色帯電微粒子2が電荷を付与される。顔料粒子13としてはカーボンブラック、チタニア等の無機顔料や、金属フタロシアニン等の有機顔料等を用いることができる。また、イオン性官能基11を有するポリマー被膜14としては、アクリレート系ポリマー(アクリル酸、メタクリル酸、グリシジル酸)、ポリスチレンスルホン酸等のアニオン系ポリマーや、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリオルニチン、ポリリジン等のカチオン系ポリマーなどを用いることができる。顔料粒子13をポリマー被膜14で被覆するには、コアセルベーション法やin-situ重合法、液中乾燥法等の方法を用いることができる。イオン性官能基を有するポリマー被膜を有する場合、イオン性官能基を有するポリマー被膜が電極に対して静電的反発を起こすことから電極などへの吸着が低減され、寿命が改善される効果もある。さらに、拡散速度の高速化のために、この着色帯電微粒子2の平均粒径は600nm以下であることが好ましい。ここで、平均粒径とは、フラーレン9や顔料粒子13だけでなく、官能基等の部分も含めていう。平均粒径を600nmより大きくすることにより、拡散速度が遅くなるおそれがある。
FIG. 7G shows the use of colored charged
以上示したように、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、電気泳動現象と拡散現象を利用した電気泳動表示装置を得ることができる。
(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説明する。本実施形態の電気泳動表示装置は、第2基板の分散層側の面に、絶縁性の突起部を設けて着色帯電微粒子が移動する際に所定の方向に導くものである。本実施形態においては、第1の実施形態と構成が異なる点のみを説明し、同様の部分は説明を省略する。
As described above, also in this embodiment, an electrophoretic display device using an electrophoresis phenomenon and a diffusion phenomenon can be obtained as in the first embodiment.
(Third embodiment)
Next, an electrophoretic display device according to a third embodiment of the invention will be described. In the electrophoretic display device of this embodiment, an insulating projection is provided on the surface of the second substrate on the side of the dispersion layer to guide the colored charged fine particles in a predetermined direction when moving. In the present embodiment, only differences from the first embodiment will be described, and description of similar parts will be omitted.
本実施形態では、第2基板の分散層側の面に、画素毎に第1電極と対向する絶縁性の突起部を設ける点が第1の実施形態とは異なる。本実施形態に係る電気泳動表示装置の、一部を示す断面図であり、消色状態を示す。実際には、画素が2次元マトリクス状に形成されている。 The present embodiment is different from the first embodiment in that an insulating projection facing the first electrode is provided for each pixel on the surface of the second substrate on the dispersion layer side. It is sectional drawing which shows a part of electrophoretic display device which concerns on this embodiment, and shows a decoloring state. Actually, the pixels are formed in a two-dimensional matrix.
図8(a)、(b)に示すように、本実施形態の電気泳動表示装置は、第2基板3上の、第1電極6と対向する位置に、絶縁性の突起部15a、15bを有する。突起部15a、15bは、消色状態から着色状態への切り替え時に着色帯電微粒子2が画素全体に広が
りやすく、着色状態から消色状態への切り替え時に着色帯電微粒子2が第2電極5と第3電極7との間に集まりやすいよう、着色帯電微粒子2が移動する際にガイドするような形状であれば良い。このような形状とすることにより、着色帯電微粒子2の移動が助けられることから、効率的に着色帯電微粒子2が移動し、コントラスト比の高い表示を行うことが可能となる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the electrophoretic display device of this embodiment has insulating
例えば、図8(a)では、突起部15aの形状を三角柱として、断面形状が三角柱の底面となるような二等辺三角形としている。また、図8(b)では、突起部15bの形状を三角柱として、断面形状が三角柱の底面となるような直角三角形としている。図8(b)の場合、突起部15bは、着色帯電微粒子2が移動する際に所定の方向に導くだけでなく、隣接画素との間の壁としても機能している。したがって、着色帯電微粒子2が隣接画素に移動して、画素毎の濃淡が出来る問題もない。しかしながら、突起部15a、15bは、着色帯電微粒子2が移動する際にガイドするような形状であれば良く、これらの形に限定されるものではない。
For example, in FIG. 8A, the shape of the
また、突起部15a、15bは、着色帯電微粒子2の吸着を防ぐために、絶縁性の材料を用いることが好ましい。第2基板3側を観測面とする場合は、突起部15a、15bが透明であることが好ましく、アクリル系ポリマー、カーボネート系ポリマーや、イミド系ポリマー等の材料を用いてフォトリソグラフィー等の方法で形成することができる。第1基板4側を観測面とする場合は、突起部15a、15bは透明であっても良いし着色帯電微粒子2の対比色を担っても良く、染料を上記材料に混ぜることにより着色する他は同様の方法で形成することができる。
The
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、電気泳動現象と拡散現象を利用した電気泳動表示装置を得ることができるだけでなく、効率的に着色帯電微粒子2が移動し、コントラスト比の高い表示を行うことが可能となる。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, not only can an electrophoretic display device utilizing the electrophoretic phenomenon and the diffusion phenomenon be obtained, but also the colored charged
これらの実施形態においては、第1基板4や第2基板3としては、ガラス、PET、PESなどのプラスチックなどを用いることが出来る。また、第1電極6や第2電極5、第3電極7はITO、SnO2などを用いて蒸着やスパッタ法で成膜し、フォトリソグフィー法でパターニングすることなどにより形成することが出来る。
In these embodiments, the
また、絶縁性液体1としては電流が流れ難いことから、無極性溶媒である、炭化水素系溶媒、シリコーン系溶媒などを用いることが好ましい。
Further, as the insulating
さらに、第1電極6や、第2電極5、第3電極7を含む、第1基板4及び第2基板3の表面を、着色帯電微粒子2と同じ極性の表面電位を有するポリマーで被覆しても良い。このようなポリマーで被覆することにより、着色帯電微粒子2が電極などに吸着されるのを防ぐことが出来、コントラスト比が高く、長寿命な電気泳動表示装置を得ることができる。着色帯電微粒子2と同じ極性の表面電位を有するポリマーとしては、ポリイミド、アクリレート系ポリマーなどを挙げることができる。このポリマーで被覆する範囲は、第1基板4及び第2基板3の表面の全てである必要はなく、電極の部分のみが被覆されていれば良い。
Further, the surfaces of the
また、第1電極6や、第2電極5、第3電極7を含む、第1基板4及び第2基板3の表面を、表面張力が30mN/m以下のポリマーで被覆しても良い。このようなポリマーで被覆することにより、ポリマーの表面張力が小さいことから、着色帯電微粒子2が電極などに吸着されるのを防ぐことが出来、コントラスト比が高く、長寿命な電気泳動表示装置を得ることができる。また、表面張力が30mN/m以下とすることにより、絶縁性液体1や着色帯電微粒子2、特に着色帯電微粒子2が吸着し難いという効果を得ることが出来
、表面張力が30mN/mより大きいと、これらが吸着するおそれがある。表面張力が30mN/m以下であるポリマーとしては、ポリフルオロアクリレート等のフッ素系ポリマーなどを挙げることができる。このポリマーで被覆する範囲は、第1基板4及び第2基板3の表面の全てである必要はなく、電極の部分のみが被覆されていれば良い。
Moreover, you may coat | cover the surface of the 1st board |
以下、図面を参照して、具体例をさらに詳細に説明する。
(実施例1)
第1の実施形態に関する実施例1について図1及び図6を用いて説明する。テトラリン溶媒に、フラーレン9としてC60を0.4wt%、界面活性剤10としてAOT(ビス-(2-エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム)を0.5wt%添加して、ホモジナイザーで分散処理を行った。分散処理を行ったこの液体に対し、無極性溶媒1(絶縁性液体)としてエッソ社製のアイソパーMを用いて溶媒置換を行い、着色帯電粒子分散液を調製した。
Hereinafter, specific examples will be described in more detail with reference to the drawings.
(Example 1)
Example 1 relating to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 6. Tetralin solvent, 0.4 wt% of C 60 as
第1基板4及び第2の基板3として厚み1.1mmのITO膜付きの透明なガラス板を用いた。
As the
第1基板4及び第2基板3のITO膜を、第1電極6、第2電極5、及び第3電極7のようにパターン化した。第1基板4と第2基板3との間のギャップは、30μm粒径のビーズスペーサーを用い約30μmに設定し、これらの基板を、このビーズスペーサ―を介して貼り合せ図1のようなセルとした。このセル中に、前述の着色帯電粒子分散液を注入し、注入口を封止した。さらに第2基板3の裏にAlの拡散反射板を貼り付け、第1基板4側の面を観測面とした反射表示パネルとした。
The ITO films of the
白表示の際に第2電極5と第3電極7との間に印加する交流電圧を0.5V、白表示と黒表示との表示切り替えの際に第1電極6と第3電極7との間に印加する電圧を8Vとして、反射率70%の反射表示特性が得られた。また、顕微鏡観察上、駆動後の凝集が観察されず劣化がほとんど起こっていないことがわかった。
(実施例2)
第2の実施形態に関する実施例2について図1及び図7(g)を用いて説明する。顔料粒子13としてカーボンブラックを1.0wt%、ポリマー被膜14の材料としてアクリル酸アルキル/ジメチコンコポリマー(KP−541、信越ポリマー社製)を5wt%、イソプロピルアルコール中に添加して、ホモジナイザーで分散処理を行った。分散処理を行ったこの液体を、絶縁性液体として用いるジメチルシリコーン(KF96L−1、信越ポリマー社製)中に、ジメチルシリコーンに対して10wt%程度添加しホモジナイザーでさらに分散処理を行った。2度の分散処理を経た液体に分留処理を行ってイソプロピルアルコールを除去し、着色帯電粒子分散液を調製した。
The AC voltage applied between the
(Example 2)
Example 2 regarding the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 7G. Add 1.0% by weight of carbon black as
第1基板4及び第2の基板3として厚み1.1mmのITO膜付きの透明なガラス板を用いた。
As the
第1基板4及び第2基板3のITO膜を、第1電極6、第2電極5、及び第3電極7のようにパターン化した。第1基板4と第2基板3との間のギャップは、30μm粒径のビーズスペーサーを用い約30μmに設定し、これらの基板を、このビーズスペーサ―を介して貼り合せ図1のようなセルとした。このセル中に、前述の着色帯電粒子分散液を注入し、注入口を封止した。さらに第2基板3の裏にAlの拡散反射板を貼り付け、第1基板4側の面を観測面とした反射表示パネルとした。
The ITO films of the
白表示の際に第2電極5と第3電極7との間に印加する交流電圧を0.5V、白表示と黒表
示との表示切り替えの際に第1電極6と第3電極7との間に印加する電圧を15Vとして、反射率65%の反射表示特性が得られた。また、顕微鏡観察上、駆動後の凝集が観察されず劣化がほとんど起こっていないことがわかった。
(実施例3)
第3の実施形態に関する実施例3について図8を用いて説明する。まず、実施例2と同様な材料、方法を用いて、着色帯電粒子分散液を調整した。
The AC voltage applied between the
(Example 3)
Example 3 relating to the third embodiment will be described with reference to FIG. First, a colored charged particle dispersion was prepared using the same materials and methods as in Example 2.
第1基板4及び第2の基板3として厚み1.1mmのITO膜付きの透明なガラス板を用いた。
As the
第1基板4及び第2基板3のITO膜を、第1電極6、第2電極5、及び第3電極7のようにパターン化した。第2基板3上に光感光性アクリル樹脂(可視光域では透明)からなる絶縁層を形成し、この絶縁層を斜め露光処理を用いたフォトリソグラフィによって、図8の15aのような形状の絶縁性の突起部を形成した。絶縁性の突起部の高さは15μmとした。
The ITO films of the
第1基板4と第2基板3との間のギャップは、30μm粒径のビーズスペーサーを用い約30μmに設定し、これらの基板を、このビーズスペーサ―を介して貼り合せ図8のようなセルとした。このセル中に、前述の着色帯電粒子分散液を注入し、注入口を封止した。さらに第2基板3の裏にAlの拡散反射板を貼り付け、第1基板4側の面を観測面とした反射表示パネルとした。
The gap between the
白表示の際に第2電極5と第3電極7との間に印加する交流電圧を0.5V、白表示と黒表示との表示切り替えの際に第1電極6と第3電極7との間に印加する電圧を17Vとして、反射率62%の反射表示特性が得られた。また、顕微鏡観察上、駆動後の凝集が観察されず劣化がほとんど起こっていないことがわかった。
The AC voltage applied between the
1…絶縁性液体
2…着色帯電微粒子
3…第2基板
4…第1基板
5…第2電極
6…第1電極
7…第3電極
9…フラーレン
10…界面活性剤
11…イオン性官能基
12…金属原子
13…顔料粒子
14…ポリマー被膜
15a、15b…突起部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持され第1の色に着色された着色帯電微粒子と、前記着色帯電微粒子を分散する絶縁性液体とを有する分散層と、
前記第1基板の前記分散層側の面に設けられる第1電極と、
前記第1基板の前記分散層側の面に設けられ、前記第1電極よりも面積の小さい第2電極と、
前記第2基板の前記分散層側の面に設けられ、前記第2電極に対向する第3電極と、
前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極に電圧を印加する駆動回路とを具備し、
前記着色帯電微粒子は、フラーレン若しくはフラーレンの会合体と、非イオン性若しくはイオン性の界面活性剤とを有し、
前記第1の色を表示する第1表示状態では、前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極を全て電圧無印加状態とし、
前記第1の色とは異なる第2の色を表示する第2表示状態では、前記第2電極と前記第3電極との間に極性が交互に変わるよう電圧を印加する状態とする
ことを特徴とする電気泳動表示装置。 A first substrate;
A second substrate facing the first substrate;
A dispersion layer comprising colored charged fine particles sandwiched between the first substrate and the second substrate and colored in a first color; and an insulating liquid for dispersing the colored charged fine particles;
A first electrode provided on a surface of the first substrate on the dispersion layer side;
A second electrode provided on a surface of the first substrate on the dispersion layer side and having a smaller area than the first electrode;
A third electrode provided on a surface of the second substrate on the dispersion layer side and facing the second electrode;
A drive circuit for applying a voltage to the first electrode, the second electrode, and the third electrode;
The colored charged fine particles have fullerene or an aggregate of fullerenes, and a nonionic or ionic surfactant.
In the first display state for displaying the first color, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are all in a voltage non-application state,
In a second display state in which a second color different from the first color is displayed, a voltage is applied so that polarity is alternately changed between the second electrode and the third electrode. An electrophoretic display device.
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持され、平均粒径が600nm以下であり第1の色に着色された着色帯電微粒子と、前記着色帯電微粒子を分散する絶縁性液体とを有する分散層と、
前記第1基板の前記分散層側の面に設けられる第1電極と、
前記第1基板の前記分散層側の面に設けられ、前記第1電極よりも面積の小さい第2電極と、
前記第2基板の前記分散層側の面に設けられ、前記第2電極に対向する第3電極と、
前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極に電圧を印加する駆動回路とを具備し、
前記着色帯電微粒子は、顔料粒子と、イオン性官能基を有し前記顔料粒子を被覆するポリマー被膜とを有し、
前記第1の色を表示する第1表示状態では、前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極を全て電圧無印加状態とし、
前記第1の色とは異なる第2の色を表示する第2表示状態では、前記第2電極と前記第3電極との間に極性が交互に変わるよう電圧を印加する状態とする
ことを特徴とする電気泳動表示装置。 A first substrate;
A second substrate facing the first substrate;
A colored charged fine particle sandwiched between the first substrate and the second substrate and having an average particle diameter of 600 nm or less and colored in the first color, and an insulating liquid for dispersing the colored charged fine particle. A dispersion layer;
A first electrode provided on a surface of the first substrate on the dispersion layer side;
A second electrode provided on a surface of the first substrate on the dispersion layer side and having a smaller area than the first electrode;
A third electrode provided on a surface of the second substrate on the dispersion layer side and facing the second electrode;
A drive circuit for applying a voltage to the first electrode, the second electrode, and the third electrode;
The colored charged fine particles have pigment particles and a polymer film having an ionic functional group and covering the pigment particles,
In the first display state for displaying the first color, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are all in a voltage non-application state,
In a second display state in which a second color different from the first color is displayed, a voltage is applied so that polarity is alternately changed between the second electrode and the third electrode. An electrophoretic display device.
前記第1表示状態から前記第2表示状態に切り替える際には、前記第3電極の極性が前記着色帯電微粒子の極性と反対の極性となるよう前記第1電極と前記第3電極との間に電圧を印加して、次に前記第2電極と前記第3電極との間に極性が交互に変わるよう電圧を印加し、
前記第2表示状態から前記第1表示状態に切り替える際には、前記第1電極の極性が前記着色帯電微粒子の極性と反対の極性となるよう前記第1電極と前記第3電極との間に電圧を印加して、次に前記第1電極、前記第2電極、及び前記第3電極の電圧を無印加状態とする
ことを特徴とする請求項1若しくは4記載の電気泳動表示装置。 The drive circuit is
When switching from the first display state to the second display state, the polarity of the third electrode is between the first electrode and the third electrode so that the polarity of the third electrode is opposite to the polarity of the colored charged fine particles. Applying a voltage, and then applying a voltage so that the polarity alternates between the second electrode and the third electrode;
When switching from the second display state to the first display state, the polarity of the first electrode is between the first electrode and the third electrode so that the polarity of the first electrode is opposite to the polarity of the colored charged fine particles. The electrophoretic display device according to claim 1, wherein a voltage is applied, and then the voltages of the first electrode, the second electrode, and the third electrode are not applied.
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