JP2006195190A - シート状画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 液体への電圧の印加の有無に応じて液体の表面エネルギーを変化させて、該液体を移動あるいは液体の表示面側の表面面積を増減して画像表示を行う電界誘導型のシート状の表示装置において、前記液体が、カチオンとアニオンとを組み合わせた常温溶融塩を用いたイオン性の液体を用いている。該イオン性液体は電荷が1価のカチオンとアニオンとを1種類づつ組み合わせている1−1塩からなり、イオン性液体100重量部に対して水の配合量が0〜10重量部としてほぼ水を含まないものとしている。
【選択図】 図1
Description
詳しくは、細管の内面に設けられる電極と外部電極との間のスイッチが閉じられる電圧ON時には、液体に電界を印加され、液体の細管内面に対する濡れ性が変化し、液体の細管内面に対する接触角が減少し、この現象に基づいて、液体は細管内を電気毛管現象で移動していく。
一方、スイッチが開かれ、液体に対する電界印加が除去されると、細管内面に対する液体の濡れ性が変化して接触角度は急激に増大し、この現象に基づいて液体は細管から流出される。
前記特許文献1に開示された電気毛管カラーディスプレイシートでは、図11に示すように、3枚の透明シート1、2、3を間隔をあけて配置して上側通路4と下側通路5を設け、これら上下通路4と5に連通する2つのリザーバ6、7を中間シート2に設け、前記リザーバ6、7、上下通路4、5に着色の導電性液体L1と無色あるいは反対色の導電性液体L2を密封している。表示面に隣接する上側通路4に電極8(8A、8B)と対の電極9とを取り付けている。前記電極8と9の回路を閉じて電圧を印加することにより上側通路4の内壁面に対する着色液体L1の濡れ性を変化させ、エレクトロウェッティング現象で、着色液体L1を上側通路4に広がるように流入させて着色状態としている。一方、前記回路を開くことにより、上側通路4の内壁面への着色液体L1の濡れ性を変化させて、リザーバ7内の透明液体L2を上側通路4に流入させると共に着色液体L1をリザーバ6に戻して透明表示としている。
また、同様のエレクトロウェッティング現象を利用した表示装置および表示装置からなる特開2000−356750(特許文献2)においても、前記導電性液体(電解質溶液)として、NaCl,Na2SO4などのような電解質を溶かした水溶液、水、アルコール、アセトン、ホルムアルデヒド、エチレングリコールのような有極性液体またはこれらと他の適当な液体との混合物が挙げられている。これらの文献を含め、従来開示されている文献においては、水溶液とされている場合が多い。
かつ、前記文献1、2で列挙されている液体には蒸気圧があることから、特に、高温領域において液体そのものの蒸気圧が影響し、表示装置の体積膨張が著しくなり、素子が破壊される恐れがある。さらにまた、可燃性のものも含まれ、衝撃や劣化に伴う内圧上昇による破損で電解質溶液が漏洩・引火する恐れもある。
前記液体が、カチオンとアニオンとを組み合わせた常温溶融塩を用いたイオン性液体であり、該イオン性液体100重量部に対して水の配合量が0〜10重量部であることを特徴とするシート状画像表示装置を提供している。
即ち、貫通孔を有する白色散乱シートを備え、前記貫通孔に着色された前記イオン性液体を通し、該イオン性液体への電圧の印加の有無で前記貫通孔に連通させた表示側空間へエレクトロウェッティング方式で流入・流出させ、流入時には着色画像表示とする共に流出時には前記白色散乱シートの光散乱による白色表示を行わせる構成としている。
なお、本発明は、エレクトロウェッティング方式に限らず、他の手段で白色散乱シートの貫通孔に液体を移動させることができる表示装置において、前記したように、液体への電圧の印加の有無に応じて液体の表面エネルギーを変化させて、該液体を移動あるいは液体の表示面側の表面面積を増減して画像表示を行うものにも適用できる。
この常温溶融塩、即ち、室温以下の融点を有するイオン性液体は、不揮発性で蒸気圧がゼロ、広い液体温度領域を備え、優れた熱安定性を有する。また、高イオン伝導性を有すると共に低粘度であるため低電圧駆動が可能となる等の種々の優れた物性を備え、前記した問題を解消できるものである。
さらに、溶融塩には親水性・疎水性のものがあるが、本発明では、水を殆ど含ませないものとしているため、前記した水溶液とした場合に生じる絶縁破壊、蒸気圧による体積膨張で素子が破壊されることを確実に防止できる。
イオン性液体において、カチオンとアニオンの静電的な相互作用は電荷の積に比例するため、1価のイオンを選ぶことによってイオン間の相互作用を減らし、融点や粘度を低下させることができ、低温溶融塩として、低温特性を図ることができる。
EMIAlCl4、EMIAl2Cl7、EMIF・HF、EMIF・2.3HF、EMINO2、EMINO3、EMIBF4、EMIAlF4、EMIPF6、EMIAsF6、EMISbF6、EMINbF6、EMITaF6、EMICH3CO2、EMICF3CO2、EMIC3F7CO2、EMICH3SO3、EMICF3SO3、EMIC4H9SO3、EMI(CF3SO2)2N、EMI(C2F5SO2)2N、EMI(CF3SO2)3C、EMI(CN)2N、EMIVOCl4、BMIAlCl4、BMIBF4、BMIPF6、BMICF3CO2、BMIC3F7CO2、BMICH3SO3、BMICF3SO3、BMIC4H9SO3、BMI(CF3SO2)2N、DMPIAlCl4、DMPIAl2Cl7、DMPIPF6、DMPIAsF6、DMPI(CF3SO2)2N、DMPI(C2F5SO2)2N、DMPI(CF3SO2)3C。
なお、前記EMIは1−エチルー3−メチルイミダゾリウム、BMIは1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、DMPIはジメチルー3−プロピルイミダゾリウムの略記である。
アニオンは種類によって基本物性はかなり相違するため、下記の物性値を有するイオン性液体となるように、アニオンとカチオンの組み合わせていることが好ましい。
イオン伝導度(s/cm)を0.1×10-3以上としているのは、誘電体膜とイオン性液体との界面に電荷が溜まりやすくなり、電荷密度の向上で電荷同士が反発することで、イオン性液体の表面形状(表面エネルギー)を変化させやすくなり、低電圧でイオン性液体を駆動可能となるためである。
イオン伝導度は高いほど好ましいが、現在入手可能なイオン性液体のイオン伝導度の上限は3.5×10-3である。
なお、イオン性液体のイオン伝導度の評価は、SUS電極を用いて、東陽テニクカル社製のインピーダンスアナラザーHP4294Aで、複素インピーダンス法により測定したものである。
粘度を25℃で300cp以下としているのは、300cp以下であれば50V程度以下の低電圧駆動が可能となるためである。
イオン性液体には室温で固体となる化合物も含まれる場合もあるが、本発明では室温(約25℃)で液体であると共に、低温域に達しても高いイオン伝導度を有する液体、例えば、EMIBF4等が好適に用いられる。
前記表示装置では、上部電極基板に電極を配置すると共に、前記貫通孔の内面に電極を配置した2端子構造とし、該2端子はスイッチを介して接続し、該スイッチをオン・オフすることで前記表示側の上部空間に着色のイオン性液体を流入させて着色画像の表示をすると共に、前記上部空間から着色のイオン性流体を流出させて白色散乱画面に切り替えている。
該3端子構造では、
白色散乱シートと、
該白色散乱シートと空間をあけて表示側に配置される透明な第1シートからなる上部電極基と、
前記白色散乱シートと空間をあけて反対側に配置される第2シートからなる下部電極基板と、
前記白色散乱シートの貫通孔および該貫通孔と連通される前記上下両側の空間の内部に密封されて流通する前記着色のイオン性液体と、
前記上部空間に内面に沿って、前記上部電極基板に配置される上部電極と、
前記下部空間に内面に沿って、前記下部電極基板に配置される下部電極と、
前記白色散乱シートの貫通孔の内面に沿って配置される共通電極と、
前記共通電極と上部電極、該共通電極と前記下部電極に接続すると共に回路開閉手段がそれぞれ介設された上部側電源回路と下部側電源回路を備え、
前記上部側電源回路の回路開閉手段と下部側電源回路の回路開閉手段とを交互に開閉させ、前記上部空間への前記イオン性液体の流入・流出が切り替えられる表示装置として組み立てられる。
該3端子構造とすると、上部空間への着色のイオン性液体の流入・流出を上部側電源回路と下部側電源回路との交互の開閉による行うため、上部空間へのイオン性液体の流入・流出速度を迅速に行うことができる。
即ち、前記連続させた上部空間、白色散乱体の貫通孔、下部空間内において、イオン性液体の移動速度を高速として動画表示を可能とするため、上部電極、下部電極の表面に誘電体層と疎水性を有する絶縁層を配置し、あるいは、絶縁層の表面に疎水層を配置し、電圧の印加時には疎水層が親水層となるようにすることが好ましい。
前記誘電体層には、例えば、パリレンあるいは酸化アルミナを含有させ、その層厚を1〜0,1μm程度とすることが好ましい。
前記イオン性液体と相溶性がない無極性オイルを用いた場合、空気とイオン性液体とを接触させるよりは、無極性オイル中でイオン性液体の液滴がより移動しやすくなり、イオン性液体を高速移動させることが可能となる。
なお、前記C,M,Yは着色液体の色のスペクトルを創出できるどのような3つの補色にも置き換えることが可能である。
前記液体としてカチオンとアニオンとを組み合わせた常温溶融塩を用いたイオン性の液体を用いると、低電圧で液体を高速移動させることができ、その結果、低電圧で動画表示を可能とすることができる。
また、前記イオン性液体は、水を全く含まない非水あるいは10重量部以下しか水を含まないものとしているため、蒸気圧が殆どないため、広い液体温度領域を備え、優れた熱安定性を有し、絶縁破壊、蒸気圧による体積膨張で素子が破壊されることを確実に防止できる。さらに、高イオン伝導性を有すると共に低粘度であるため低電圧駆動させることができる等の種々の利点を有するものである。
本発明の図1、図2に示す第1実施形態は、エレクトロウェッティング方式を利用したシート状の画像表示装置を示す。
前記画像表示装置は、白色散乱シート10と、該白色散乱シート10と下部空間11をあけて配置される第1シートからなる下部電極基板12と、白色散乱シート10と上部空間13あけて配置される透明な第2シートからなる上部電極基板14を備えている。該白色散乱シート10および上下電極基板12、14となる第1シートおよび第2シートはいずれも絶縁材料から形成している。なお、上部電極基板14側が画像表示側となる。
前記イオン性液体と相溶性がない無極性オイルを用いると、無極性オイル中でイオン性液体の液滴がより移動しやすくなり、イオン性液体を高速移動させることが可能となる。
前記仕切壁40により区画された隣接の液体貯留部20には異なる色に着色されたイオン性液体を密封している。
なお、1つの液体貯留部20に連通する貫通孔15は複数としても良いが、本実施形態では1つの液体貯留部20に連通させる貫通孔15を1つとしてコントラストが鮮明になるようにしている。
前記のように、本実施形態では、イオン性液体21には水を配合していない非水としているが、空気中の水分を吸着することにより極微量の水が含まれるものとなっている。
また、アニオンは、(AlCl3)nCl-、(AlBr3)nBr-、Cl-、Br-、I-、(HF)nF-、BF4 -、PF6 -、TaF6 -、WF7 -、NO3 -、NO2 -、CF3SO3 -、(CF3SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(CF3CF2SO2)N-、CF3COO-、CF3CF2CF2CO-、CF3CF2CF2SO3 -、(CN)2N-、CH3COO-から選択されたものである。
融点がー4〜ー90℃の常温で液体であり、不揮発性であるため蒸気圧がゼロで、広い液体温度領域を備えて優れた熱安定性を有するものであること。
常温(25℃)におけるイオン伝導度(s/cm)が0.1×10-3以上であること。
常温(25℃)における粘度が300cp以下であること。
前記した物性を有するイオン性液体としては、前記した1−エチルー3−メチルイミダゾリウム(EMI)、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(BMI)、あるいはジメチルー3−プロピルイミダゾリウム(DMPI)からなる化学種を含むものが用いられる。
上部電極31と共通電極30とを上部側スイッチ35を介設した上部側電源回路36で接続する一方、下部電極32と共通電極30とを下部側スイッチ37を介設した下部側電源回路38で接続し、これら電源回路36、38は電源39と接続している。
上部側スイッチ35と下部側スイッチ37とは一方がオン時、他方はオフで交互に開閉し、上部電極31と下部電極32に交互に電場を印加している。
上部電極31は、上部空間13の上下に配置する上部電極基板14となる第2シートの下面と白色散乱シート10の上面に、上部空間13の全長にわたって配置している。該上部電極31の空間面側には高誘電体膜40を積層配置し、さらに高誘電体膜40の空間面側に絶縁性を有する撥水膜41を積層配置し、撥水膜41をイオン性液体21およびオイル22と接触させている。
上部電極31、下部電極32にはITO膜等の透明電極を用いている。
動画表示を可能とするためには、液体の移動速度の高速化する必要がある点から、貫通孔の電極内面に前記した回路閉時に親水性、回路開時に疎水性となる被覆を形成することが非常に有効である。
また、前記誘電体層には、例えば、パリレンあるいは酸化アルミナを含有させ、その層厚を1〜0.1μm程度とすることが好ましい。
白色散乱シート10を構成する樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができ、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、テフロン(登録商標)等が用いられる。なお、樹脂に限らず、ガラス、セラミック等のいずれでも良い。
また、白色散乱シート10の厚さを10μm〜300μmとすると、該シートの表裏両面に開口する貫通孔15の長さも10μm〜300μmとなり、直径0.1μm〜100μm、長さ10μm〜300μmの貫通孔15に対して、イオン性液体をエレクトロウェッティング方式で高速に流入および流出させることができる。
白色散乱シート10に設けられる貫通孔15の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、陽極酸化法、エッチング法、染色法、印刷法等、適宜な形成方法が採用される。
また、上部電極基板14と白色散乱シート10の上面との間に形成される上部空間13、下部電極基板12と白色散乱シート10の下面との間に形成される下部空間11の上下寸法(エアギャップ)は5〜1,000μmとしている。なお、該エアギャップは前記シートの空間に対向して面する撥水膜間の寸法である。
図2は上部側スイッチ35をオフ、下部側スイッチ37をオンとして、上部空間13に位置していたイオン性液体21を貫通孔15の中に移動し、白色散乱シート10の光散乱面が露出させ、表示面を白色化している。
即ち、上部電極31をオフした時、イオン性液体が有する固有の表面張力によりイオン性液体を戻す方向に移動させるだけでなく、下部電極32をオンして、上部空間13から貫通孔15を通して下部空間11内へイオン性液体21を吸引していき、イオン性液体21を高速移動させる。
このように、上部空間11へのイオン性液体21の流入と、上部空間11からイオン性液体の流出の両方を上部電極31と下部電極32の両方を電圧制御して、応答速度を速くできる双電極構造としている。
即ち、上部空間13内のイオン性液体21が貫通孔15を通して下部空間11へと移動する時、下部空間11内のオイル22が貫通孔15の内面に沿って上昇して上部空間13へと流入する。逆に、下部空間11内のイオン性液体21が上部空間13内へと移動する時は、上部空間13内のオイル22が貫通孔15の内周面に沿って移動して下部空間11へと流入する。
イオン性液体21は、C,M,Y,Kのいずれかの着色液体とし、上部空間13に着色されたイオン性液体が導入されて広がることにより、フルカラーの画像表示をさせ、かつ、該イオン性液体を高速移動させることで、フルカラーの動画表示を行う構成としている。なお、前記C,M,Y,Kの着色液体は色のスペクトルを創出できるどのような3つの補色にも置き換えることが可能である。
前記第1実施形態の表示装置を、以下の製造プロセスで作成した。
光散乱構造体を構成する白色散乱シート10として、フジコピアン製の白色散乱シート(厚さ75μm)を用いた。この白色シートは、PET樹脂に酸化チタン微粒子を練りこんだ材質であり、酸化チタンにより白色を発現させている。
このシート10の表面に、バッファー層としてSiO2膜をスパッタ法で成膜した後、透明電極であるITO膜をスパッタ法で成膜し、上部通路13の下面側の上部電極31、下部通路11の上面側の下部電極32を形成した。SiO2膜は30nm、ITO膜の厚さは100nmとした。
貫通孔15を形成した白色散乱シートの上下両面のITO膜の表面に、パリレン膜を気相成長法で成膜し、誘電体膜42を形成した。パリレン膜の膜厚は1μmとした。さらに、誘電体膜の表面にフロロテクノロジー製の撥水膜43をディッピング法により成膜した。塗膜後、80℃で30分間焼成した。この撥水膜の膜厚は20nmとした。
白色散乱シート10の貫通孔15の内部に共通電極30を形成するため、斜め蒸着法を用いた。斜め蒸着法により、アルミ電極材料を蒸着した。
この上部電極基板14、下部電極基板12と白色散乱シート10にGap10μmの上部通路13、下部通路11を形成するため、幅10μm、高さ10μmの樹脂スペーサを形成した。
また、RGBのカラー液体が混じらないように、インクジェット法により、白色UV硬化樹脂を選択的に貫通孔の周囲に噴射固化し、貫通孔の周囲に白色隔壁40を形成した。
前記のように形成した表示装置の電極をそれぞれスイッチを介して電源と接続した。
貫通孔15と下部空間に着色したイオン性液体、上部空間にオイルが配置された状態で、第1スイッチをオン状態すると、着色したイオン性液体が貫通孔15から噴出して、上部空間に広がった。一方、第1スイッチをオフ状態とすると共に第2スイッチをオンとすると、イオン性液体が貫通孔15に戻ると共に下部空間に広がり、イオン性液体とオイルとが置換される動作を確認することができた。
本変形例では、白色散乱シート10の厚さを薄くし、その下面に厚さを大とした共通電極シート50を配置し、該共通電極シート50の下面に絶縁シート51を配置し、該絶縁シート51と下部電極基板12との間に下部通路11を形成した。共通電シート50および絶縁シート51には白色散乱シート10の貫通孔15と連通する貫通孔50a、51aを設け、貫通孔15、50a、51aを介して第1実施形態と同様に上部空間13と下部空間11とをH形状に連通している。
共通電極シート50はアルミニウム箔あるいは銅箔から形成している。また、下部空間11では上面側となる絶縁シート51の下面に誘電体膜42および撥水膜43を積層している。他の第1実施形態と同様な部分は同一符号を付している。
オイルにかえてイオン性液体21と交じり合わない空気Aを用いた場合にも、第1実施形態と同一の作用を奏する。
他の構成および作用は第1実施形態と同一であるため、同一符号を付して説明を省略する。
第2実施形態は、第1実施形態と同様に共通電極30、上部電極31、下部電極32を設けた3端子構造とし、共通電極30と上部電極31、共通電極30と下部電極32との間に夫々上部側スイッチ35と下部側スイッチ37を介設した上部側電源回路36と下部側電源回路38を設けた構成としている。
しかしながら、第1実施形態で設けていた下部空間を設けておらず、白色散乱シート10の下面に下部電極基板12となる第1シートを導電性接着剤を介して積層し、上部空間13から流出させるイオン性液体21を白色散乱シート10に設けた貫通孔15内で貯留する構成としている。よって、第1実施形態の貫通孔より第2実施形態の貫通孔の容積を大としている。
下部電極32は下部電極基板12の上面と白色散乱シート10の間に配置して、貫通孔15の下端開口に露出させると共に、貫通孔15の内面にも連続して下部電極32を形成している。
他の構成および作用は第1実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
第3実施形態では、上部空間13と下部空間11の長さ方向の中央部で連通する貫通孔15の他に、仕切壁40で区画された上部空間13と下部空間11とを、それぞれの長さ方向の一端側で上下に連通する貫通孔55を設けている。該貫通孔55は上部空間13から下部空間11へとイオン性液体21あるいはオイル22(または空気)が移動する時に、矢印で示すように流通させる流路を構成するものである。
即ち、第1実施形態あるいは第2実施形態では、同じ貫通孔15を通してイオン性液体21とオイル22(または空気)を上下逆方向に通しているが、第3実施形態ではイオン性液体21とオイル22とへ別流路の貫通孔55を通して移動させるようにしている。
上部側スイッチ35と下部側スイッチ37とは第1上下実施形態と同様に交互にオン・オフさせている。
他の構成は第1実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
また、作用もイオン性液体21とオイル22とが同一流路を通して逆方向に移動するのではなく、貫通孔55を通して上部空間13と下部空間11とで入れ替わる以外は第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
なお、前記上下空間13と11とを長さ方向の端部で連通する貫通孔55は一端側でなく両端に設けてもよい。
第4実施形態は、前記第1〜第3実施形態と相違して、2端子構造として、電源回路は1本としている。
表示装置の構成は前記図5に示す構成と略同様であり、該白色散乱シート10の下面に下部電極基板12を導電性接着剤を介して積層している。
白色散乱シート10の上面と上部電極基板12の下面の上部空間13の上下両面に上部電極70を配置している一方、貫通孔15の内周面および下端開口に露出させて下部電極71を配置している。該下部電極71の表面には非常に薄いSiO2膜で被覆して親水性としている。
前記上部電極70と下部電極71とはスイッチ73を介して電源と接続している。
スイッチ73をオンすると、上部空間13の内面に発生する電場によりイオン性液体21は上部空間13の両端方向に引っ張られ、上部空間13内に着色されたイオン性液体が広がる。
スイッチ73をオフして電場を切ると、イオン性液体21はそれ自身が有する固有の表面張力で貫通孔15に戻る。
前記常温溶融塩からなるイオン性液体と、KCl水溶液を用いて、電導率の比較実験を行った。
図8に示すように、厚さ0.7mmの無アクリルガラスからなる基板100の表面に、膜厚170nmでストライプ形状のITO膜102を配置してUV硬化性接着剤で接着した。該ITO膜102の表面に誘導体膜103を成膜した。ついで、フッ素系樹脂(株式会社フロロテクノロジー製 FG−5010)で厚さ20nmの撥水膜104を成膜して、表示セル110を作成した。
前記誘導体膜103は下記の表に示すように、材料と膜厚(μm)を変えて作成した。
誘電体膜 基板種 成膜方法 誘電率 膜厚 閾値電圧(Vth)
KCL水溶液 イオン性液体
パリレン ITO CVD 3 1 80 40
酸化アルミナ ITO スパッタ 8 1 × 14
〃 〃 〃 〃 0.5 × 5
〃 〃 〃 〃 0.1 × 4
表中のXは電気分解等で測定不能であったことを示す。
マイクロキャピラリー滴下法を用いて、顔料を分散して着色した電解液(1mmol/LのKCl水溶液)と、脂肪族アミンからなる常温溶融塩で非水のイオン性液体(広栄化学工業株式会社製 商品名:IL−A4)を液滴状にして滴下した。液滴径は2mmとした。液滴の上面に銅針105を接触させて上部電極とし、ITO膜からなる下部電極との間に周波数10kHzで交流電圧を1V→100Vを1Vづつ上昇させて印加して、液滴の移動を測定した。
一方、誘導体膜を誘電率の高い酸化アルミナを用いた場合、厚さ1μm、0.5μm、0.1μmとしたいずれの場合も、KCL液を用いると、絶縁破壊を起こして電気分解が発生した。
また、誘電体膜として、酸化アルミナを用いた厚さ1μmとした場合は14V、厚さ0.5μmとした場合は5V、厚さ0.1μmとした場合には4Vで移動した。
図9(A)(B)に示すように、イオン性液体と接する流体を空気とした場合とオイルとした場合とにわけて、イオン性液体の移動速度を測定した。即ち、空気とした場合は液滴は撥水膜に直接接触して固体潤滑となり、オイルとした場合は液滴はオイルと接触して流体潤滑となる。
図9(B)では、撥水膜104の表面にオイル(n−ドデカン)を塗布し、そこにイオン性液体の液滴を滴下し、銅針105からなる上部電極を液滴に接触させた。
いずれも場合も、実験例1と同様に、下部電極と上部電極とを通電して、周波数10kHzで交流電圧を1V→100Vを1Vづつ上昇させて印加して、液滴の移動を測定した。その結果、オイルと接触させた流体潤滑では20Vの電圧で液滴は移動する一方、空気と接触させた固定潤滑では実験例1と同じく40Vで液滴は移動した。よって、イオン性液体と共に前記表示装置の液体貯留部に貯留する液体はイオン性液体とオイルである場合が最も低電圧でイオン性液体を移動できることが確認できた。
前記実験例1と実験例2の結果をまとめて図10に示す。
その結果、イオン性液体の25℃でのイオン伝導度(S/cm)は0.1×10-3より高いイオン伝導度が示すイオン性液体を用いると、誘電体膜と液滴表面に電荷が溜まり易くなり、電荷密度の向上で電荷同士が反発することで、液滴形状を変化させるため、低電圧駆動できることが確認できた。
なお、イオン電伝導度が0.1×10-3未満のイオン性液体を用いると、前記第1、第2の実験結果は得られなかった。
11 下部空間
12 下部電極基板
13 上部空間
14 上部電極基板
15 貫通孔
21 イオン性液体
22 オイル
30 共通電極
31 上部電極
32 下部電極
Claims (15)
- 液体への電圧の印加の有無に応じて液体の表面エネルギーを変化させて、該液体を移動あるいは液体の表示面側の表面面積を増減して画像表示を行う電界誘導型のシート状画像表示装置において、
前記液体が、カチオンとアニオンとを組み合わせた常温溶融塩を用いたイオン性液体であり、該イオン性液体100重量部に対して水の配合量が0〜10重量部であることを特徴とするシート状画像表示装置。 - 前記イオン性液体は水が配合されていない非水溶液であるイオン性液体である請求項1に記載のシート状画像表示装置。
- 貫通孔を有する白色散乱シートを備え、前記貫通孔に着色された前記イオン性液体を通し、該イオン性液体への電圧の印加の有無で前記貫通孔に連通させた表示側空間へエレクトロウェッティング方式で流入・流出させ、流入時には着色画像表示とする共に流出時には前記白色散乱シートの光散乱による白色表示を行わせる構成としている請求項1または請求項2に記載のシート状画像表示装置。
- 前記イオン性液体の電解質は、電荷が1価のカチオンとアニオンとを1種類づつ組み合わせている1−1塩からなる請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記カチオンは、1,3−ジアルキルイミダゾリウムカチオン、N−アルキルピリジニウムカチオン、テトラアルキルアンモニウムカチオン、テトラアルキルフォスフォニウムカチオンから選択されたものである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記アニオンは、(AlCl3)nCl-、(AlBr3)nBr-、Cl-、Br-、I-、(HF)nF-、BF4 -、PF6 -、TaF6 -、WF7 -、NO3 -、NO2 -、CF3SO3 -、(CF3SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(CF3CF2SO2)N-、CF3COO-、CF3CF2CF2CO-、CF3CF2CF2SO3 -、(CN)2N-、CH3COO-から選択されたものである請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記イオン性液体は、下記から選択される化学種を含むものである請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
EMIAlCl4、EMIAl2Cl7、EMIF・HF、EMIF・2.3HF、EMINO2、EMINO3、EMIBF4、EMIAlF4、EMIPF6、EMIAsF6、EMISbF6、EMINbF6、EMITaF6、EMICH3CO2、EMICF3CO2、EMIC3F7CO2、EMICH3SO3、EMICF3SO3、EMIC4H9SO3、EMI(CF3SO2)2N、EMI(C2F5SO2)2N、EMI(CF3SO2)3C、EMI(CN)2N、EMIVOCl4、BMIAlCl4、BMIBF4、BMIPF6、BMICF3CO2、BMIC3F7CO2、BMICH3SO3、BMICF3SO3、BMIC4H9SO3、BMI(CF3SO2)2N、DMPIAlCl4、DMPIAl2Cl7、DMPIPF6、DMPIAsF6、DMPI(CF3SO2)2N、DMPI(C2F5SO2)2N、DMPI(CF3SO2)3C。
前記EMIは1−エチルー3−メチルイミダゾリウム、BMIは1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、DMPIはジメチルー3−プロピルイミダゾリウムの略記である。 - 前記イオン性液体の25℃におけるイオン伝導度(s/cm)が0.1×10-3以上である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記イオン性液体の粘度は25℃で300cp以下である請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記イオン性液体の融点はー4〜ー90℃である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記白色散乱シートと、該白色散乱シートと空間をあけて表示側に配置される透明シートからなる上部電極基板を備え、前記白色散乱シートの貫通穴および該貫通孔と連通される前記空間の内部に密封されて流通する前記着色のイオン性液体を備えた請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記白色散乱シートと、該白色散乱シートと空間をあけて表示側に配置される透明な第1シートからなる上部電極基と、前記白色散乱シートと空間をあけて反対側に配置される第2シートからなる下部電極基板を備え、前記白色散乱シートの貫通孔および該貫通孔と連通される前記上下両側の空間の内部に密封されて流通する前記着色のイオン性液体を備えた請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 前記貫通孔および前記空間内に、前記着色のイオン性液体と、空気あるいは絶縁性オイルが密封され、
前記オイルは、前記イオン性液体と混じり合わない透明あるいは異なる色に着色された側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチン
グオイルから選択された1種または複数種からなる無極性のオイルからなる請求項11または請求項12に記載のシート状画像表示装置。 - 前記貫通孔あるいは/および前記空間に面して、電極、誘電体層、撥水層が順次積層され、前記イオン性液体が接触する最表面には前記撥水層が配置されている請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載のシート状画像表示装置。
- 請求項1乃至請求項13に記載のシート状画像表示装置に用いられ、電圧の印加の有無で表面エネルギーが変化させられる常温溶融塩からなる非水の有機イオン性液体である画像表示装置用の着色導電液。
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