JP2005241784A - Electrophoretic display device, and microcapsule and dispersion liquid used therefor - Google Patents
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Description
本発明は、電気泳動を利用した表示装置および、それに用いるマイクロカプセルならびに分散液に関する。 The present invention relates to a display device using electrophoresis, a microcapsule and a dispersion used therefor.
電気泳動表示装置は、電子ペーパーとして最近注目されている。電子ペーパーは、紙のように容易に取り扱いが可能な電子ディスプレイである。電子ペーパーは、紙のように見やすいこと、表示の消去や書き込みが容易であること、表示維持に必要なエネルギーが小さいことが求められる。例えば、非特許文献1に、種々の方式の電子ペーパーが記載されている。 Electrophoretic display devices have recently attracted attention as electronic paper. Electronic paper is an electronic display that can be easily handled like paper. Electronic paper is required to be easy to see like paper, easy to erase and write on the display, and low in energy required for display maintenance. For example, Non-Patent Document 1 describes various types of electronic paper.
例えば特許文献1は、一対の電極と、これらの間に封入された電気泳動分散液とを有する電気泳動表示装置を開示している。電気泳動分散液は、染料で着色された分散媒と、分散媒内に分散させた白色粒子(電気泳動粒子)とで構成されている。白色粒子は正の帯電粒子であり、一対の電極間に電位差を与えると、電界の方向によって帯電粒子がどちらか一方の電極に引き付けられて、観測者には帯電粒子の白色または染料の色が見える。したがって、電極に印加する電圧をコントロールすることにより、画像を表示できる。 For example, Patent Document 1 discloses an electrophoretic display device having a pair of electrodes and an electrophoretic dispersion liquid enclosed between them. The electrophoretic dispersion liquid includes a dispersion medium colored with a dye and white particles (electrophoretic particles) dispersed in the dispersion medium. White particles are positively charged particles. When a potential difference is applied between a pair of electrodes, the charged particles are attracted to one of the electrodes depending on the direction of the electric field, and the observer is given the white color of the charged particles or the color of the dye. appear. Therefore, an image can be displayed by controlling the voltage applied to the electrode.
特許文献2は、電気泳動分散液を細胞状のマイクロカプセル内に充填した構成の表示装置(以下、マイクロカプセル型電気泳動表示装置、と称する場合がある)を開示している。図6は、特許文献2のマイクロカプセル型電気泳動表示装置を説明するための図である。
特許文献2の表示装置では、分散媒2と、白色の帯電粒子4(電気泳動粒子)と、黒色の帯電粒子6(電気泳動粒子)とを含む分散液を充填したマイクロカプセル10を、一対の電極12および14の間に配置している。白色の帯電粒子4と黒色の帯電粒子6とは、互いに逆の電荷特性を有しているので、一対の電極間に電位差を与えると、電界の方向によって帯電粒子がどちらか一方の電極に引き付けられる。
In the display device of
白色の粒子4が正、黒色の粒子6が負に帯電している場合、図6(a)に示すように電圧を印加すると、マイクロカプセル10内で、観察者側の電極12側に白色の正の帯電粒子4が引き付けられるため、観測者には白色が観測される。これに対して、図6(b)に示すように電圧を印加すると、マイクロカプセル10内で、観察者側の電極12側に黒色の負の帯電粒子6が引き付けられるため観測者には黒色が観測される。以上のように、電極に印加する電圧をコントロールすることにより、画像を表示できる。
When the white particles 4 are positively charged and the
分散媒中の電気泳動粒子は電荷を有する。特許文献1は、シリカなどの無機粒子にオルガノシラン誘導体を結合して、正の1価のイオン性原子団が化学結合した帯電粒子を形成することを開示している。一方、特許文献2は、電荷制御剤(CCA)を用いて、正および負の帯電粒子4、6を形成することを開示している。
しかしながら、特許文献1に説明されている、正の1価のイオン性原子団が化学結合した帯電粒子は、粒子の帯電量が不十分である。また、特許文献2のように電荷制御剤を用いて粒子帯電を行うと、粒子の帯電量が不十分であり、帯電極性や帯電量の分布が一様でない。
However, the charged particles described in Patent Document 1 in which a positive monovalent ionic atomic group is chemically bonded have insufficient charge amount. In addition, when particle charging is performed using a charge control agent as in
粒子の帯電量が十分でない場合、電気泳動表示装置の駆動電圧を大きくする必要があるため、表示装置の寿命が短くなるという問題がある。また、高速応答が困難であるという問題がある。帯電極性や帯電量の分布が一様でなければ、高画質表示ができないという問題がある。 When the charge amount of the particles is not sufficient, it is necessary to increase the driving voltage of the electrophoretic display device, which causes a problem that the life of the display device is shortened. There is also a problem that high-speed response is difficult. If the distribution of the charge polarity and charge amount is not uniform, there is a problem that high-quality display cannot be performed.
本発明は上記の課題に鑑み、従来よりも帯電量が大きく、帯電極性や帯電量の分布が一様な電気泳動粒子を有する電気泳動表示装置、および、それに用いるマイクロカプセルならびに分散液を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an electrophoretic display device having electrophoretic particles having a larger charge amount than the prior art and a uniform charge polarity and charge amount distribution, and microcapsules and dispersions used therefor. For the purpose.
本発明の電気泳動表示装置は、分散媒と、前記分散媒中に分散した電気泳動粒子とを有する表示装置であって、前記電気泳動粒子は、無機粒子と、前記無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上の電荷を有するイオン性原子団とを有することを特徴とする。 The electrophoretic display device of the present invention is a display device having a dispersion medium and electrophoretic particles dispersed in the dispersion medium, and the electrophoretic particles are chemically bonded to inorganic particles and the surfaces of the inorganic particles. And an ionic atomic group having a charge of two or more valences bonded via a hydrogen atom.
前記分散媒は、正の誘電異方性を有する液晶材料を含んでもよい。 The dispersion medium may include a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy.
前記分散媒は、リオトロピック液晶を含んでもよい。 The dispersion medium may include a lyotropic liquid crystal.
前記分散媒は、導電性高分子を含んでもよい。 The dispersion medium may include a conductive polymer.
前記イオン性原子団には色素分子が化学結合を介して結合されていてもよい。 A dye molecule may be bonded to the ionic atomic group via a chemical bond.
マイクロカプセル壁をさらに有し、前記分散媒と前記電気泳動粒子とが前記マイクロカプセル壁内に充填されて、マイクロカプセルを構成してもよい。 A microcapsule wall may be further included, and the dispersion medium and the electrophoretic particles may be filled in the microcapsule wall to constitute a microcapsule.
本発明のマイクロカプセルは、マイクロカプセル壁と、前記マイクロカプセル壁内に充填された、分散媒および電気泳動粒子とを有するマイクロカプセルであって、前記電気泳動粒子は、無機粒子と、前記無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上の電荷を有するイオン性原子団とをすることを特徴とする。 The microcapsule of the present invention is a microcapsule having a microcapsule wall and a dispersion medium and electrophoretic particles filled in the microcapsule wall, wherein the electrophoretic particles include inorganic particles and the inorganic particles And an ionic atomic group having a charge of two or more valences bonded to the surface of the substrate via a chemical bond.
本発明の電気泳動表示装置用分散液は、分散媒と、前記分散媒中に分散した電気泳動粒子とを含む電気泳動表示装置用分散液であって、前記電気泳動粒子は、無機粒子と、前記無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上の電荷を有するイオン性原子団とを有することを特徴とする。 The dispersion for electrophoretic display device of the present invention is a dispersion for electrophoretic display device comprising a dispersion medium and electrophoretic particles dispersed in the dispersion medium, wherein the electrophoretic particles include inorganic particles, It has an ionic atomic group having a divalent or higher charge bonded to the surface of the inorganic particle through a chemical bond.
本発明の電気泳動表示装置は、電気泳動粒子が、無機粒子と、無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上のイオン性原子団Xとを有するので、従来よりも電気泳動粒子の帯電量が大きく、帯電極性や帯電量の分布が一様である。このため、従来よりも低電圧駆動、高速応答および高画質表示が可能である。 In the electrophoretic display device of the present invention, the electrophoretic particles have inorganic particles and divalent or higher ionic atomic groups X bonded to the surface of the inorganic particles through chemical bonds. The charge amount of the particles is large, and the distribution of charge polarity and charge amount is uniform. For this reason, lower voltage driving, higher speed response and higher image quality display are possible.
本発明の一実施形態の電気泳動表示装置30は、図1に示すように、例えばITOで形成される電極32、34をそれぞれ有する基板36、38と、電極32と電極34との間に配置されたマイクロカプセル42A、42Bとを有するマイクロカプセル型電気泳動表示装置である。マイクロカプセル42A、42Bは、電極32と電極34との間に配置された絶縁層52(例えば高分子樹脂層)に保持されている。
As shown in FIG. 1, an
電極34および電極32は、それぞれ、観察者側基板36および背面側基板38の表面に、互いに交差するようにストライプ状に形成されている。
The
マイクロカプセル42Aおよび42Bはいずれも、マイクロカプセル壁の内部に、透明な分散媒46と、分散媒46中に分散した白色の電気泳動粒子48Wと、黒色の電気泳動粒子48Bとを含む分散液を充填している。例えば白色電気泳動粒子48Wは正に帯電しており、黒色の電気泳動粒子48Bは負に帯電している。分散媒46は有機溶剤である。
Each of the
対向する電極32および電極34の間に所定の電圧を印加すると、電極32が正極の時、黒色の電気泳動粒子48Bは電極32側に引き付けられ、白色電気泳動粒子48Wは電極34側に引き付けられるので、白色を表示できる(マイクロカプセル42A)。逆に、電極32が負極の時、白色の電気泳動粒子48Wは電極32側に引き付けられ、黒色電気泳動粒子48Bは電極34側に引き付けられるので、黒色を表示できる(マイクロカプセル42B)。
When a predetermined voltage is applied between the
電気泳動粒子(帯電粒子)48W、48Bはいずれも、無機粒子と、無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上のイオン性原子団Xとを有する。2価以上のイオン性原子団Xは、例えば、無機粒子の表面と化学結合を形成する官能基Aを有する高分子または低分子化合物を介して、無機粒子の表面に結合される。2価以上のイオン性原子団Xとしては、例えば、陰イオンとしては、―PhPO4 3-、―(CH2)6OPO3 3-、―BO3 3-、―SO4 2-、―S2O3 2-などを用いることができ、陽イオンとしては、アルミニウム、キノリノール錯体(Alq3)、銅フタロシアニン、亜鉛錯体などを用いることができる。 Each of the electrophoretic particles (charged particles) 48W and 48B includes inorganic particles and divalent or higher ionic atomic groups X bonded to the surfaces of the inorganic particles through chemical bonds. The divalent or higher ionic atomic group X is bonded to the surface of the inorganic particle via, for example, a polymer or low molecular compound having a functional group A that forms a chemical bond with the surface of the inorganic particle. Examples of the divalent or higher ionic atomic group X include, for example, an anion such as —PhPO 4 3− , — (CH 2 ) 6 OPO 3 3− , —BO 3 3− , —SO 4 2− , —S 2 O 3 2− or the like can be used, and as the cation, aluminum, quinolinol complex (Alq3), copper phthalocyanine, zinc complex, or the like can be used.
無機粒子の表面と化学結合を形成する官能基Aとしては、―COO、―SiR3、―TiR3、―AlR3(R:例えばアルコキシ、アセトキシ、ハロゲン、H)などを用いることができる。このような高分子は、例えば、2価以上のイオン性原子団Xを生成する原子団X’を有するモノマー単位と上記官能基Aを生成する官能基A’を有するモノマー単位との共重合体である。このような低分子化合物は、例えば、イオン性原子団Xと、上記官能基Aを生成する官能基A’を有する。 As the functional group A that forms a chemical bond with the surface of the inorganic particles, —COO, —SiR 3 , —TiR 3 , —AlR 3 (R: for example, alkoxy, acetoxy, halogen, H) or the like can be used. Such a polymer is, for example, a copolymer of a monomer unit having an atomic group X ′ that generates a divalent or higher ionic atomic group X and a monomer unit having a functional group A ′ that generates the functional group A. It is. Such a low-molecular compound has, for example, an ionic atomic group X and a functional group A ′ that generates the functional group A.
電気泳動粒子48W、48Bは、無機粒子の表面に化学結合を介して結合されたイオン性原子団Xの価数が2以上であるため、従来の電気泳動粒子よりも帯電量が大きく、帯電極性や帯電量の分布が一様である。したがって、従来の電気泳動表示装置よりも低い電圧で駆動でき、表示装置の寿命を従来よりも長くできる。また、従来の電気泳動表示装置と等しい電圧を印加した場合、電気泳動粒子の高速移動が可能となるので、従来の電気泳動表示装置よりも高速応答が可能である。
The
また、無機粒子の表面にイオン性有機物を化学結合を介して結合させることによって帯電させているので、電荷制御剤を用いることなしに電気泳動粒子を作製できる。ここで、化学結合とは共有結合が好ましいが、これに限らず、水素結合、イオン結合等でもよい。したがって、電荷制御剤を用いた場合に生じた、電気泳動粒子の帯電量が不十分で、帯電極性や帯電量の分布を一様にできないという問題を回避できるため、従来よりも高画質表示が可能である。 Moreover, since the ionic organic substance is charged on the surface of the inorganic particle through a chemical bond, the electrophoretic particle can be produced without using a charge control agent. Here, the chemical bond is preferably a covalent bond, but is not limited thereto, and may be a hydrogen bond, an ionic bond, or the like. Therefore, the problem that the charge amount of the electrophoretic particles is insufficient due to the use of the charge control agent and the charge polarity and the charge amount distribution cannot be made uniform can be avoided. Is possible.
分散媒46は、正の誘電異方性を有する液晶材料を含んでいることが好ましい。電圧印加時に、電界方向に液晶分子の長軸が平行になるので、電気泳動粒子の等方拡散が抑制され、電気泳動粒子のさらなる高速移動が可能となるからである。液晶材料は、リオトロピック液晶であってもよい。また、分散媒46は導電性高分子を含んでいてもよい。導電性高分子は剛直であるため、上記と同様の効果が得られるからである。
The
本実施形態の電気泳動表示装置30の構成は上記のものに限定されない。電気泳動表示装置はカラー表示も可能である。図2および図3は、カラー電気泳動表示装置の構成を示す図である。図2のカラー電気泳動表示装置30Bは、3種類のマイクロカプセル42C、42Dおよび42Eを有している。マイクロカプセル42Cは、マイクロカプセル壁の内部に、透明な分散媒46と、分散媒46中に分散した白色の電気泳動粒子48Wと赤色の電気泳動粒子48CRとを含む分散液を充填している。マイクロカプセル42Dは、マイクロカプセル壁の内部に、透明な分散媒46と、分散媒46中に分散した白色の電気泳動粒子48Wと緑色の電気泳動粒子48CGとを含む分散液を充填している。マイクロカプセル42Eは、マイクロカプセル壁の内部に、透明な分散媒46と、分散媒46中に分散した白色の電気泳動粒子48Wと青色の電気泳動粒子48CBとを含む分散液を充填している。例えば白色電気泳動粒子48Wは正に帯電しており、赤、緑および青色の電気泳動粒子48CR、48CG、48CBはいずれも負に帯電している。
The configuration of the
対向する電極32および電極34の間に所定の電圧を印加すると、電極32が正極の時、赤、青、緑色の電気泳動粒子48CR、48CG、48CBは電極32側に引き付けられ、白色電気泳動粒子48Wは電極34側に引き付けられるので、白色を表示できる。逆に、電極32が負極の時、白色の電気泳動粒子48Wは電極32側に引き付けられ、赤、青、緑色の電気泳動粒子48CR、48CG、48CBは電極34側に引き付けられるので、赤、青、緑色を表示できる。したがって、印加電圧を制御することによって、加法混色によるカラー表示が可能である。マイクロカプセル42C、42D、42Eが白色の電気泳動粒子48Wに代えて黒色の電気泳動粒子48Bを有していても、加法混色によるカラー表示が可能である。
When a predetermined voltage is applied between the opposing
また、マイクロカプセル42C、42D、42Eが、それぞれ、赤、青、緑色の電気泳動粒子48CR、48CG、48CBに代えてシアン、マゼンダ、イエローの電気泳動粒子を有していれば、減法混色によるカラー表示が可能である。
Further, if the
後述するが、赤、青、緑、シアン、マゼンダ、またはイエローに着色された電気泳動粒子は、無機粒子の表面のイオン性有機物に色素分子などを化学結合を介して結合させて作製することができる。 As will be described later, the electrophoretic particles colored in red, blue, green, cyan, magenta, or yellow can be prepared by binding dye molecules to the ionic organic substances on the surface of the inorganic particles through chemical bonds. it can.
上記ではマイクロカプセルのそれぞれが2種類の電気泳動粒子を有している場合を説明したが、1種類の電気泳動粒子を用いてマイクロカプセルを形成してもよい。具体的には、図3の電気泳動表示装置30Cに示すように、マイクロカプセル壁に、例えば白色の電気泳動粒子48Wと所定の色に着色された分散媒46Cとを充填する。白色の電気泳動粒子48Wが負に帯電している場合、電極34が正極のとき、電気泳動粒子48Wが電極34側に引き付けられるので、白色を表示できる。逆に、電極34が負極のとき、電気泳動粒子48Wは電極32側に引き付けられるので、分散媒46Cの色を表示できる。マイクロカプセルごとに、例えばイエロー、マゼンダ、シアンに着色された分散媒を用いれば、カラー表示を行うことができる。
Although the case where each of the microcapsules has two types of electrophoretic particles has been described above, the microcapsule may be formed using one type of electrophoretic particle. Specifically, as shown in the
本実施形態の電気泳動表示装置30は、マイクロカプセル型電気泳動表示装置に限定されず、マイクロカプセルを用いない電気泳動表示装置にも適用できる。例えば図4の表示装置30Dに示すように、対向する電極32、34の間に、分散媒46と所定の色に着色された電気泳動粒子48とを配置する。電気泳動粒子48が負に帯電している場合、電極32が正極の時、電気泳動粒子48は電極32側に引き付けられるので、分散媒の色を表示できる。逆に、電極32が負極の時、電気泳動粒子48は電極34側に引き付けられるので、粒子48の色を表示できる。ただし、マイクロカプセルを用いると、分散液の取り扱いが容易であり、あらゆる材料、形状の電極基板に分散液を塗布できるという利点がある。
The
本実施形態の電気泳動表示装置30は、インプレーン型の電気泳動表示装置にも適用できる。図5は、インプレーン型の電気泳動表示装置の構成を示す図である。なお、この電気泳動表示装置の詳細は例えば特開平11−202804号公報に説明されている。
The
図5の電気泳動表示装置30Eは、観察者側の基板36および背面側の基板38と、これらの間に配置された分散液を有している。背面側の基板38の上には、白色表示電極34W(例えばITOで形成される)と、電極34Wの上に形成された絶縁層33(例えばポリイミドで形成される)と、絶縁層33の一部に形成された黒色表示電極32Bとが設けられている。白色表示電極34Wと黒色表示電極32Bとは同一基板38の面内に設けられており、黒色表示電極32Bは白色表示電極34Wよりも面積が小さい。
The
分散液は、透明な絶縁性の分散媒46と、黒色の帯電電気泳動粒子48とを含んでいる。
The dispersion includes a transparent insulating
黒色の帯電電気泳動粒子48が正に帯電している場合、黒色表示電極32Bが負極の時、電気泳動粒子48は電極32B上に引き付けられるので、白色を表示できる。逆に、黒色表示電極32Bが正極の時、電気泳動粒子48は白色表示電極34W上に引き付けられるので、黒色を表示できる。
When the black charged
この表示装置では、電圧印加をやめても、電極32Bと電極34Wとの間で形成された静電容量による静電引力または静電斥力により、正に帯電した粒子48は電極32Bまたは電極34Wに引き付けられたままとなるので、メモリー性に優れ、消費電力を低減できる効果がある。
In this display device, the positively charged
以下、本実施形態の電気泳動表示装置の製造方法を例示する。 Hereinafter, a method for manufacturing the electrophoretic display device of this embodiment will be exemplified.
まず、マイクロカプセルの作製方法を説明する。マイクロカプセルは、マイクロカプセル壁の中に、分散媒46と、電気泳動粒子48W、48Bとを有している。
First, a method for producing a microcapsule will be described. The microcapsule has a
分散媒46には、例えばクロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロメタン、トルエン、キシレン、NMP、THF、およびジオキサン等の有機溶剤のいずれか、または、これらの混合物を用いることができる。分散媒46は、必要に応じて、公知のアゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、金属染料などを混合して着色する。
As the
分散媒46は、正の誘電異方性を有する液晶材料を含んでいることが好ましい。液晶材料は、例えば、下記の化学式(化1)、(化2)および(化3)で表されるものを用いることができる。なお、分散媒46全体として配向性を有していれば、有機溶剤と混合してもよい。
The
液晶材料に、界面活性剤、リン脂質、非リン脂質などのリオトロピック液晶を用いてもよい。また、分散媒46は、液晶材料に代えて、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリチエニレンなどの導電性高分子を含んでいてもよい。上記導電性高分子の重合度は、2以上200以下の範囲にあることが好ましい。重合度が2以上であれば、高分子の剛直性により、電気泳動粒子の移動を十分速くできるからであり、200以下であれば、高分子の分子量分布(重合度分布)を十分に制御できるからである。また、分散媒46における高分子の濃度は、0.001質量%以上5質量%以下の範囲にあることが好ましい。0.001質量%以上であれば、高分子溶液の異方性により、電気泳動粒子の移動を十分速くできるからであり、5質量%以下であれば、溶液の粘性によって電気泳動粒子の移動が抑制されることがないからである。
A lyotropic liquid crystal such as a surfactant, phospholipid, or non-phospholipid may be used as the liquid crystal material. Further, the
電気泳動粒子は、無機粒子と、無機粒子の表面に化学結合を介して結合されたイオン性有機物とを有する。無機粒子には、シリカ、チタン、酸化チタン、アルミナ粒子などを用いることができる。 The electrophoretic particles include inorganic particles and ionic organic substances bonded to the surfaces of the inorganic particles through chemical bonds. As the inorganic particles, silica, titanium, titanium oxide, alumina particles, or the like can be used.
例えば、上記無機粒子と高分子材料とを用いて電気泳動粒子を作製できる。以下、負の多価イオン性原子団が粒子の表面に化学結合した電気泳動粒子の作製方法を具体的に説明する。 For example, electrophoretic particles can be produced using the inorganic particles and the polymer material. Hereinafter, a method for producing electrophoretic particles in which negative polyvalent ionic atomic groups are chemically bonded to the surface of the particles will be specifically described.
下記の化4に示すように、多価イオン性原子団PhPO4 3-を生成する原子団PhPO4H2を有するモノマー単位(1)(スチレンリン酸)と、シリカ表面に化学結合可能な官能基COO基を生成する官能基COCl基を有するモノマー単位(2)(アクリル酸クロリド)とを共重合させて、高分子(3)を合成する。 As shown in the following chemical formula 4, the monomer unit (1) (styrene phosphoric acid) having an atomic group PhPO 4 H 2 that generates a multivalent ionic atomic group PhPO 4 3- and a functional group capable of chemically bonding to the silica surface A monomer unit (2) (acrylic acid chloride) having a functional group COCl group that generates a group COO group is copolymerized to synthesize a polymer (3).
下記の化6に示すように、高分子(3)にシリカ表面のOH基を反応させる。なお、シリカ粒子は、化5に示すように必要に応じてあらかじめアルカリ処理を施してもよい。得られた合成物(5)にアルカリ処理を施し、負の3価に帯電したイオン性原子団PhPO4 3-がシリカ粒子の表面に化学結合した電気泳動粒子(6)を得ることができる。
As shown in
低分子化合物を用いても電気泳動粒子を作製できる。 Electrophoretic particles can be produced using a low molecular weight compound.
下記の化7に示すように、シリル化剤(7)に、シリカ粒子の表面のOH基を反応させる。シリル化剤(7)は、多価イオン性原子団(CH2)6OPO3 3-と、シリカ表面に化学結合可能な官能基SiO3を生成する官能基SiCl3とを有する。なお、シリカ(8)は、上記化5に示したように必要に応じてあらかじめアルカリ処理を施してもよい。得られた合成物にアルカリ処理を施し、負の3価に帯電したイオン性原子団(CH2)6OPO3 3-がシリカ粒子の表面に化学結合した電気泳動粒子(9)を得ることができる。 As shown in the chemical formula 7 below, the silyl group (7) is reacted with OH groups on the surface of the silica particles. The silylating agent (7) has a polyvalent ionic atomic group (CH 2 ) 6 OPO 3 3- and a functional group SiCl 3 that generates a functional group SiO 3 that can be chemically bonded to the silica surface. Silica (8) may be subjected to alkali treatment in advance as required as shown in Chemical Formula 5 above. The obtained composite is subjected to alkali treatment to obtain electrophoretic particles (9) in which negatively trivalent charged ionic atomic groups (CH 2 ) 6 OPO 3 3- are chemically bonded to the surface of silica particles. it can.
以下、正の多価イオン性原子団が粒子の表面に化学結合した電気泳動粒子の作製方法の具体例を説明する。 Hereinafter, a specific example of a method for producing an electrophoretic particle in which a positive multivalent ionic atomic group is chemically bonded to the surface of the particle will be described.
下記の化8に示すように、多価イオン性原子団ルテニウム(II)ピリジニウムを生成する原子団を有するモノマー単位(10)(ルテニウム(II)ピリジニウムメタクリレート)と、シリカ表面に化学結合可能な官能基COO基を生成する官能基COCl基を有するモノマー単位(11)(アクリル酸クロリド)とを共重合させて、高分子(12)を合成する。 As shown in the following chemical formula 8, the monomer unit (10) (ruthenium (II) pyridinium methacrylate) having an atomic group that generates a polyvalent ionic atomic group ruthenium (II) pyridinium, and a functional group capable of chemically bonding to the silica surface A monomer unit (11) (acrylic acid chloride) having a functional group COCl group that generates a group COO group is copolymerized to synthesize a polymer (12).
この高分子(12)にシリカ表面のOH基を反応させる。なお、シリカ粒子は、上記化5に示したように必要に応じてあらかじめアルカリ処理を施してもよい。得られた合成物にアルカリ処理を施し、化9に示す正の2価に帯電したイオン性原子団ルテニウム(II)ピリジニウムがシリカ粒子の表面に化学結合した電気泳動粒子を得ることができる。 This polymer (12) is reacted with OH groups on the silica surface. The silica particles may be subjected to alkali treatment in advance as required as shown in Chemical Formula 5 above. The obtained synthetic product is subjected to an alkali treatment, and electrophoretic particles in which the positively divalent charged ionic atomic group ruthenium (II) pyridinium shown in Chemical Formula 9 is chemically bonded to the surface of the silica particles can be obtained.
イオン性有機物に色素分子を化学結合させれば、電気泳動粒子を着色できる。色素分子には、例えば、ナフチルメチルメタクリルアミド、およびナフタレン以外の色素分子を含む可溶性モノマー(アントラセン、フェナントレン、ピレン、ペリレンなどの色素を含むモノマー)などを用いることができる。以下、作製方法の具体例を説明する。 Electrophoretic particles can be colored by chemically bonding a dye molecule to an ionic organic substance. As the dye molecule, for example, naphthylmethylmethacrylamide and a soluble monomer containing a dye molecule other than naphthalene (a monomer containing a dye such as anthracene, phenanthrene, pyrene, and perylene) can be used. Hereinafter, a specific example of the manufacturing method will be described.
下記の化10に示すように、上述の化4で用いた原子団PhPO4H2を有するモノマー単位(13)(スチレンリン酸)およびシリカ表面に化学結合可能な官能基COO基を生成する官能基COCl基を有するモノマー単位(15)(アクリル酸クロリド)と、染料分子ナフチルメチルメタクリルアミド(14)とを共重合させて高分子(16)を合成する。得られた高分子(16)にアルカリ処理を施し、着色電気泳動粒子(17)を得ることができる。
As shown in the
従来、着色電気泳動粒子の作製は困難であった。具体的には、たとえば、無機粒子にアルミニウム、銀、金層などを物理蒸着によって堆積し、次いで、金属層を赤、青、緑などの色に着色して着色電気泳動粒子を作製していた(たとえば特許文献2参照)。あるいは、架橋重合材料からなる粒子に、色素化合物を化学結合させて着色電気泳動粒子を作製していた(たとえば特開2003−117434号公報参照)。 Conventionally, it has been difficult to produce colored electrophoretic particles. Specifically, for example, aluminum, silver, and gold layers are deposited on inorganic particles by physical vapor deposition, and then the metal layer is colored in colors such as red, blue, and green to produce colored electrophoretic particles. (For example, refer to Patent Document 2). Alternatively, colored electrophoretic particles have been produced by chemically bonding a dye compound to particles made of a crosslinked polymer material (see, for example, JP-A No. 2003-117434).
これに対して、本実施形態では、上述したようにイオン性有機物に色素分子を化学結合させれば電気泳動粒子を着色できるので、既存の無機粒子を用いて、従来よりも容易に着色電気泳動粒子を作製できる。 In contrast, in the present embodiment, as described above, electrophoretic particles can be colored by chemically bonding a dye molecule to an ionic organic substance. Therefore, it is easier to perform colored electrophoresis than conventional methods using existing inorganic particles. Particles can be made.
上記得られた電気泳動粒子と分散媒とを混合した分散液を、複合コアセルベーション法等の相分離法、界面重合法、in−situ法、溶解分散冷却法等、公知の方法を用いて作成されるマイクロカプセル壁内に封入する。必要に応じて、ふるい分け、比重分離法などの任意の方法により、作製したマイクロカプセルの径の分布を制御する。マイクロカプセルの径としては、1〜300μmが望ましく、さらに好ましくは5〜200μmである。 The dispersion obtained by mixing the electrophoretic particles obtained above and a dispersion medium is mixed with a known method such as a phase separation method such as a complex coacervation method, an interfacial polymerization method, an in-situ method, or a solution dispersion cooling method. It encloses in the microcapsule wall to be created. If necessary, the diameter distribution of the produced microcapsules is controlled by an arbitrary method such as sieving or specific gravity separation. As a diameter of a microcapsule, 1-300 micrometers is desirable, More preferably, it is 5-200 micrometers.
マイクロカプセルは、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて、電極32が形成された基板38上の所望の位置に配置される。マイクロカプセルの配置方法の詳細は、たとえば特開平11−20284号公報に説明されている。高分子樹脂層3とマイクロカプセルとで構成されるマイクロカプセル層の膜厚は、1〜300μmが望ましく、さらに好ましくは5〜200μmである。
The microcapsule is disposed at a desired position on the
上記マイクロカプセル層上に例えばITOからなる電極34が形成された基板36を貼り合わせ、電気泳動表示装置30が作製される。基板36、38には、ガラス基材の他、ポリエチレンテレフタラートやポリカーボネート、ポリエーテルスルホン等プラスチックフィルム基材についても好適に用いることができる。
An
本発明の電気泳動表示装置は、マイクロカプセル型電気泳動表示装置、インプレーン型電気泳動表示装置およびその他の電気泳動表示装置に広く適用可能である。 The electrophoretic display device of the present invention is widely applicable to a microcapsule electrophoretic display device, an in-plane electrophoretic display device, and other electrophoretic display devices.
2 分散媒
4 白色の帯電粒子
6 黒色の帯電粒子
10 マイクロカプセル
12 電極
14 電極
30 電気泳動表示装置
30B 電気泳動表示装置
30C 電気泳動表示装置
30D 電気泳動表示装置
30E 電気泳動表示装置
32 電極
34 電極
32B 電極
34W 電極
36 観察者側基板
38 背面側基板
42A マイクロカプセル
42B マイクロカプセル
46 分散媒
48CB 青色の電気泳動粒子
48CG 緑色の電気泳動粒子
48CR 赤色の電気泳動粒子
48B 黒色の電気泳動粒子
48W 白色の電気泳動粒子
52 絶縁層
2 Dispersion medium 4 White charged
Claims (8)
前記電気泳動粒子は、無機粒子と、前記無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上の電荷を有するイオン性原子団とを有する、電気泳動表示装置。 A display device having a dispersion medium and electrophoretic particles dispersed in the dispersion medium,
The electrophoretic particle is an electrophoretic display device having inorganic particles and an ionic atomic group having a charge of two or more valences bonded to the surface of the inorganic particles through a chemical bond.
前記分散媒と前記電気泳動粒子とが前記マイクロカプセル壁内に充填されて、マイクロカプセルを構成する、請求項1から5のいずれかに記載の電気泳動表示装置。 A microcapsule wall;
The electrophoretic display device according to claim 1, wherein the microcapsule wall is filled with the dispersion medium and the electrophoretic particles to constitute a microcapsule.
前記マイクロカプセル壁内に充填された、分散媒および電気泳動粒子とを有するマイクロカプセルであって、
前記電気泳動粒子は、無機粒子と、前記無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上の電荷を有するイオン性原子団とをする、マイクロカプセル。 A microcapsule wall,
A microcapsule having a dispersion medium and electrophoretic particles filled in the microcapsule wall,
The electrophoretic particle is a microcapsule comprising inorganic particles and an ionic atomic group having a charge of two or more valences bonded to the surface of the inorganic particles through a chemical bond.
前記電気泳動粒子は、無機粒子と、前記無機粒子の表面に化学結合を介して結合された2価以上の電荷を有するイオン性原子団とを有する、電気泳動表示装置用分散液。 A dispersion for an electrophoretic display device comprising a dispersion medium and electrophoretic particles dispersed in the dispersion medium,
The electrophoretic display device dispersion liquid for electrophoretic display devices, wherein the electrophoretic particles include inorganic particles and an ionic atomic group having a divalent or higher charge bonded to the surface of the inorganic particles through a chemical bond.
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