JP2007139992A - Electrophoresis device and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrophoresis device whose component has a function of a dye-sensitized solar battery (photoelectric converting device). <P>SOLUTION: The electrophoresis device has first and second electrodes (11a, 11b) arranged opposite to each other, and a dispersion liquid (11c) which is present between the first and second electrodes and contains charged particles (11d) on which coloring matter sticks and a dispersion medium for dispersing the charged particles, and is characterized in that the dispersing medium of the dispersion liquid is an electrolyte and the coloring matter operates for photoelectric conversion. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電池としても機能する電気泳動機構を用いた電気泳動装置及びこの電気泳動装置を用いた電子機器に関する。   The present invention relates to an electrophoretic device using an electrophoretic mechanism that also functions as a photovoltaic cell, and an electronic apparatus using the electrophoretic device.

最近、シリコン系太陽電池よりも安価に製造することのできる色素増感太陽電池が注目されている。色素増感太陽電池は一対の電極間に光を利用して電子の循環を発生させる光電変換装置である。ITOからなる陽極上に焼成して形成されたチタニア粒子と、チタニア粒子上に付着された色素とを有し、色素と陰極との間に電解質を充填した構成をとる。この色素が光電変換機能を有し、光を吸収すると、励起した電子が、色素の最低空軌道(LUMO)、酸化チタンのLUMO、ITOのLUMOへと順に移動していく。陰極からは電子が電解質層を通って色素へと移動し、励起して電子の抜けた正孔に再度補充される。特許文献1には、色素増感太陽電池の例とその製造方法が開示されている。
また、電気泳動装置は少なくとも一方が透明な一組の対向電極基板間に、電気泳動粒子を分散媒に分散した分散液を封入し、当該電極間に印加した電圧によって電気泳動粒子の分布を変えることによって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示動作を行わせるようにしたものである。例えば、特許文献2にはそのような電気泳動装置の例が開示されている。
特開平1−220380号公報 特許第2551783号公報
Recently, a dye-sensitized solar cell that can be manufactured at a lower cost than a silicon-based solar cell has attracted attention. A dye-sensitized solar cell is a photoelectric conversion device that generates light circulation using light between a pair of electrodes. It has a configuration in which titania particles formed by firing on an anode made of ITO and a dye attached on the titania particles are provided, and an electrolyte is filled between the dye and the cathode. When this dye has a photoelectric conversion function and absorbs light, the excited electrons move sequentially to the lowest empty orbit (LUMO) of the dye, LUMO of titanium oxide, and LUMO of ITO. From the cathode, electrons move through the electrolyte layer to the dye and are replenished to the holes from which electrons have been excited. Patent Document 1 discloses an example of a dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the same.
In addition, the electrophoresis apparatus encloses a dispersion liquid in which electrophoretic particles are dispersed in a dispersion medium between a pair of transparent electrode substrates, at least one of which is transparent, and changes the distribution of the electrophoretic particles according to the voltage applied between the electrodes As a result, a change is made to the optical reflection characteristics to perform a required display operation. For example, Patent Document 2 discloses an example of such an electrophoresis apparatus.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 Japanese Patent No. 2551783

電気泳動装置はシート状に形成することができ、電子ペーパー、時計、電卓、PDA等の表示部として開発が進められている。電気泳動装置を動作させるためには電源が必要であるが、太陽電池を電源とすることができれば省エネルギであり、携帯にも便利である。   An electrophoretic device can be formed in a sheet shape, and is being developed as a display unit for electronic paper, a clock, a calculator, a PDA, and the like. A power source is required to operate the electrophoretic device. However, if a solar cell can be used as a power source, it is energy-saving and convenient for carrying.

しかしながら、太陽電池を電気泳動装置の一部に組み込むと、その分表示可能面積が減少し、製造工程が複雑化する。また、電気泳動装置の外部に太陽電池を配置して接続すると取り扱いが煩雑である。また、太陽電池を透光性シートとして表示面上に重ねて形成した場合には、光の吸収によって表示が見にくくなる。   However, when a solar cell is incorporated in a part of the electrophoresis apparatus, the displayable area is reduced accordingly, and the manufacturing process becomes complicated. Moreover, handling is complicated if a solar cell is arranged and connected outside the electrophoresis apparatus. In addition, when the solar cell is formed as a light-transmitting sheet so as to overlap the display surface, the display becomes difficult to see due to light absorption.

そこで、本発明は、電気泳動装置の構成要素が太陽電池(光電変換装置)の機能を持つようにした電気泳動装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an electrophoresis device in which the constituent elements of the electrophoresis device have the function of a solar cell (photoelectric conversion device).

上記目的を達成するため本発明の電気泳動装置は、互いに対向して配置された第1及び第2の電極と、上記第1及び第2の電極間に存在し、色素を含む帯電粒子とこの帯電粒子を分散させる分散媒とを含む分散液と、を有し、上記分散液の分散媒は電解質であり、上記色素は光電変換作用を有する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an electrophoretic device of the present invention comprises first and second electrodes arranged opposite to each other, charged particles that exist between the first and second electrodes and contain a dye, and And a dispersion liquid containing a dispersion medium for dispersing charged particles. The dispersion medium of the dispersion liquid is an electrolyte, and the dye has a photoelectric conversion function.

かかる構成によれば、電気泳動装置を色素増感太陽電池として機能させ、色素の光電変換作用により発生した電荷を電解質を介して2つの電極に取り出すことが可能となる。本願の電気泳動装置が駆動されると、帯電粒子が一方の電極へ移動する。これが、電極近傍へ十分に接近すると、帯電粒子の表面に付着する色素の光電変換機能が働き、色素からチタニア粒子を経由して一方の電極へ電子が移動する。これにより、電力が生産される。なお、帯電粒子が電極から遠い位置にあるときは、色素に光が届かなかったりするため、色素が光電変換機能を発揮しない。   According to this configuration, the electrophoretic device can function as a dye-sensitized solar cell, and charges generated by the photoelectric conversion action of the dye can be taken out to the two electrodes via the electrolyte. When the electrophoresis apparatus of the present application is driven, the charged particles move to one electrode. When this is sufficiently close to the vicinity of the electrode, the photoelectric conversion function of the dye adhering to the surface of the charged particles works, and electrons move from the dye to one electrode via the titania particles. Thereby, electric power is produced. Note that when the charged particles are far from the electrode, light does not reach the dye, and the dye does not exhibit a photoelectric conversion function.

好ましくは、上記第1及び第2の電極間に二次電池又は蓄電器を接続する制御部を更に有する。それにより、電気泳動パネルで得た電気で二次電池又は蓄電器を充電することが可能となる。   Preferably, a control unit for connecting a secondary battery or a capacitor between the first and second electrodes is further included. Accordingly, the secondary battery or the capacitor can be charged with electricity obtained from the electrophoresis panel.

好ましくは、上記帯電粒子は、核となる中心粒子と、上記中心粒子に付着した色素と、上記中心粒子と上記色素との間に存在する逆電子移動防止層と、を含む。それにより、色素増感太陽電池として機能し得る帯電粒子を得ることができる。   Preferably, the charged particle includes a central particle serving as a nucleus, a dye attached to the central particle, and a reverse electron transfer prevention layer existing between the central particle and the dye. Thereby, charged particles that can function as a dye-sensitized solar cell can be obtained.

好ましくは、上記帯電粒子は、核となる中心粒子と、上記中心粒子に結合した表面活性材と、上記表面活性材に結合した上記色素と、上記中心粒子と上記色素との間に存在する逆電子移動防止層と、を含む。それにより、使用可能な色素の種類が拡大する。   Preferably, the charged particles include a central particle serving as a nucleus, a surface active material bonded to the center particle, the dye bonded to the surface active material, and a reverse existing between the center particle and the dye. An electron migration preventing layer. This expands the types of dyes that can be used.

通常の電気泳動装置はカラー表示をするにあたり、アクリルなどの着色粒子を用いたり、カラーフィルタを形成したりするが、本願は帯電粒子が表面に吸着している色素によりカラー表示を行うことができる。   In general electrophoretic devices, color particles such as acrylic are used or color filters are formed for color display. However, in the present application, color display can be performed with a dye having charged particles adsorbed on the surface. .

好ましくは、上記中心粒子はチタニア粒子であり、上記チタニア粒子と上記表面活性材とが分子結合している。通常の電気泳動装置の帯電粒子はチタニア粒子を用いているが、表面を酸化シリコンSiO2で覆っている。そのため色素増感太陽電池として用いた場合、色素とチタニア粒子との間の電気抵抗が大きく、発電効率が低下する。これに対し、上記の構成により、発電効率を高めることができる。 Preferably, the central particle is a titania particle, and the titania particle and the surface active material are molecularly bonded. Although the titania particles are used as charged particles of a normal electrophoresis apparatus, the surface is covered with silicon oxide SiO 2 . Therefore, when used as a dye-sensitized solar cell, the electric resistance between the dye and titania particles is large, and the power generation efficiency is lowered. On the other hand, the power generation efficiency can be increased by the above configuration.

好ましくは、上記中心粒子が表面にOH基を有する。この帯電粒子は負に帯電している。   Preferably, the central particle has an OH group on the surface. The charged particles are negatively charged.

好ましくは、上記分散液は、上記帯電粒子を泳動させかつ色素増感太陽電池の電解質として機能する。通常の電気泳動表示装置の分散液はベンゼン等の低極性の分散媒に帯電粒子が泳動するものであった。本願の分散液は、太陽電池の電解質としても機能するため、相対的に極性が高い。しかし、帯電粒子は泳動する。   Preferably, the dispersion liquid migrates the charged particles and functions as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell. A dispersion liquid of an ordinary electrophoretic display device is one in which charged particles migrate into a low-polarity dispersion medium such as benzene. Since the dispersion of the present application also functions as an electrolyte for solar cells, it has a relatively high polarity. However, charged particles migrate.

例えば、0.1molのヨウ化リチウム(LiI)、0.05molのヨウ素(I2)、0.5molのヨウ化テトラプロピルアンモニウム((C374NI)、0.05molの4−t−ブチルピリヂン((CH33・C54Nを、アセトニトリルCH3CNと2−メトキシエタノールCH3OCH2CH2OH(体積比1:1)に溶解したものを用いることができる。それにより、上記帯電粒子は、電気泳動装置の表示粒子としての機能と太陽電池としての機能を両立させることが可能となる。 For example, 0.1 mol of lithium iodide (LiI), 0.05 mol of iodine (I 2 ), 0.5 mol of tetrapropylammonium iodide ((C 3 H 7 ) 4 NI), 0.05 mol of 4-t -Butylpyridine ((CH 3 ) 3 · C 5 H 4 N dissolved in acetonitrile CH 3 CN and 2-methoxyethanol CH 3 OCH 2 CH 2 OH (volume ratio 1: 1) can be used. Thus, the charged particles can achieve both the function as the display particles of the electrophoretic device and the function as the solar cell.

また、本発明の電子機器は、上述した電気泳動装置をその表示部として使用する。省エネルギの機器や小型化した装置を得やすい利点がある。   In addition, the electronic apparatus of the present invention uses the above-described electrophoresis apparatus as its display unit. There is an advantage that it is easy to obtain energy-saving equipment and downsized devices.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本発明においては、電気泳動表示装置を色素増感太陽電池として機能させる。このため、電荷の移動を可能とする粒子(中心粒子)に光電変換作用を持つ色素を付着させて帯電粒子を構成する。この帯電粒子を印加電圧に応じて2つの電極間を移動させ、また、帯電粒子の色素で発生した電荷が電極間を循環するよう、分散媒の材質が電気泳動装置の分散液(粒子が泳動する)と電池の電解液(電気を通す)として機能し得るように選択される。   In the present invention, the electrophoretic display device functions as a dye-sensitized solar cell. For this reason, a charged particle is formed by adhering a dye having a photoelectric conversion action to particles (center particle) capable of moving charges. The charged particles are moved between the two electrodes in accordance with the applied voltage, and the dispersion medium is made of a dispersion liquid (electrophoresis of particles) so that the charge generated by the charged particle dye circulates between the electrodes. Selected) so that it can function as a battery electrolyte (conducts electricity).

図1乃至図4は、本願発明に係る電気泳動装置及びその動作を説明する説明図である。   1 to 4 are explanatory views for explaining an electrophoresis apparatus and its operation according to the present invention.

まず、電気泳動装置10は、概略、EPDパネル部11、第1の駆動部12及び第2の駆動部13によって構成されている。   First, the electrophoresis apparatus 10 is roughly configured by an EPD panel unit 11, a first drive unit 12, and a second drive unit 13.

EPDパネル部11は、第1の基板である基板11a、第2の電極である基板11b、両基板間に封止された分散液11c、分散液中に配置された帯電粒子11dによって構成される。基板11aは、例えば、透明なPEN(ポリエチレンナフタレート)や透明なガラス基板といった透明基板に透明なITO(インジウム錫酸化物)電極を成膜して構成されるものが挙げられるが、好ましくは、PET(ポリエチレンテレフタレート)基板に透明なITO(インジウム錫酸化物)電極を成膜して構成されている。基板11bは、例えば、透明なPET(ポリエチレンテレフタレート)基板に白金電極を成膜して構成されている。   The EPD panel unit 11 includes a substrate 11a as a first substrate, a substrate 11b as a second electrode, a dispersion 11c sealed between the two substrates, and charged particles 11d arranged in the dispersion. . Examples of the substrate 11a include a transparent ITO (indium tin oxide) electrode formed on a transparent substrate such as transparent PEN (polyethylene naphthalate) or a transparent glass substrate, A transparent ITO (indium tin oxide) electrode is formed on a PET (polyethylene terephthalate) substrate. The substrate 11b is configured, for example, by forming a platinum electrode on a transparent PET (polyethylene terephthalate) substrate.

分散液11cは、帯電粒子11dを色素増感太陽電池及び電気泳動粒子として機能させるものであり、電解質溶液と分散媒として作用する。本願では、このような分散液として、例えば、0.1molのヨウ化リチウム(LiI)、0.05molのヨウ素(I2)、0.5molのヨウ化テトラプロピルアンモニウム((C374NI)、0.05molの4−t−ブチルピリヂン((CH33・C54Nを、アセトニトリルCH3CNと2−メトキシエタノールCH3OCH2CH2OH(体積比1:1)に溶解したものを用いることができる。これに限らず、イオン性液体を使用した系、即ち、1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifuluorosulfonyl) amide (EMIm TFSI) にLiI(0.1M/l程度)とヨウ素(0.15M/l程度)を溶解したものでもよい。 The dispersion liquid 11c causes the charged particles 11d to function as a dye-sensitized solar cell and electrophoretic particles, and acts as an electrolyte solution and a dispersion medium. In the present application, as such a dispersion, for example, 0.1 mol of lithium iodide (LiI), 0.05 mol of iodine (I 2 ), 0.5 mol of tetrapropylammonium iodide ((C 3 H 7 ) 4 NI), 0.05 mol of 4-tert-butylpyridine ((CH 3 ) 3 .C 5 H 4 N into acetonitrile CH 3 CN and 2-methoxyethanol CH 3 OCH 2 CH 2 OH (volume ratio 1: 1). Not limited to this, a system using an ionic liquid, that is, 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis (trifuluorosulfonyl) amide (EMIm TFSI) and LiI (about 0.1 M / l) can be used. What dissolved iodine (about 0.15M / l) may be used.

帯電粒子11dの構成は、例えば、図6に示されているように、物質Aに有機半導体である物質Bが吸着され、物質AとBとの間に、物質Cが重合された構造である。ここで、物質Aは帯電粒子11dの核であり、例えば、白色の酸化チタン(TiO2)、黒色のチタンブラック(TiNO)や酸化亜鉛(ZnO)である。酸化チタンやチタンブラックは粒子表面にOH基が存在しているので、負に帯電する傾向を持つ。粒子Bは色素である。この色素は重合基があることを特徴としている。 For example, as shown in FIG. 6, the charged particle 11 d has a structure in which the substance B, which is an organic semiconductor, is adsorbed on the substance A, and the substance C is polymerized between the substances A and B. . Here, the substance A is a nucleus of the charged particle 11d, and is, for example, white titanium oxide (TiO 2 ), black titanium black (TiNO), or zinc oxide (ZnO). Titanium oxide and titanium black tend to be negatively charged because OH groups exist on the particle surface. Particle B is a pigment. This dye is characterized by having a polymerized group.

物質Cは物質Bから物質Aへ移動した電子が逆電子移動を起すことを防ぐ逆電子移動防止層である。この逆電子移動防止層は、電子のドナーとなる色素とアクセプタとなる酸化チタンとの間に設けられる、物理的障壁となる重合膜である。通常、色素増感太陽電池では、色素から酸化チタンへ、酸化チタンから陽極へ電子が移動するが、酸化チタンから陽極へ移動せず、色素に戻る、いわゆる逆電子移動を起す電子があり、発電効率を下げる要因となっていた。この逆電子移動防止層により、発電効率の低下を軽減することができる。   The substance C is a reverse electron transfer prevention layer that prevents the electrons transferred from the substance B to the substance A from causing reverse electron transfer. This reverse electron transfer prevention layer is a polymerized film serving as a physical barrier provided between a dye serving as an electron donor and titanium oxide serving as an acceptor. Usually, in dye-sensitized solar cells, electrons move from dye to titanium oxide and from titanium oxide to the anode, but do not move from titanium oxide to the anode, but return to the dye. It was a factor that lowered efficiency. This reverse electron transfer prevention layer can reduce a decrease in power generation efficiency.

なお、電気泳動装置の帯電粒子として使用される酸化チタンは、酸化チタンの光触媒作用を抑制して長寿命化を図るため、シリコン酸化膜で被覆されることが多いが、本実施例では酸化チタン粒子を太陽電池の電極としても機能させるためにシリコン酸化膜は形成されていない。つまり、酸化チタンと表面活性材層とが分子結合している。   Titanium oxide used as the charged particles in the electrophoresis apparatus is often coated with a silicon oxide film in order to suppress the photocatalytic action of titanium oxide and extend its life. In this embodiment, titanium oxide is used. A silicon oxide film is not formed in order to make the particles function as an electrode of a solar cell. That is, the titanium oxide and the surface active material layer are molecularly bonded.

色素としては、例えば、RuL2(SCN)2、RuL2Cl2、RuL2CN2、Ruthenium535−bisTBA(Solaronics社製)、[RuL2 (NCS2)]22Oのようなルテニウム錯体、鉄錯体、オスミウム錯体、銅錯体、白金錯体等の金属錯体色素、シアン系色素、キサンテン系色素、アゾ系色素、ハイビスカス色素、ブラックベリー色素、ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフィル色素等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the dye include a ruthenium complex such as RuL 2 (SCN) 2 , RuL 2 Cl 2 , RuL 2 CN 2 , Ruthenium 535-bisTBA (manufactured by Solaronics), [RuL 2 (NCS 2 )] 2 H 2 O, Metal complex dyes such as iron complex, osmium complex, copper complex, platinum complex, cyan dye, xanthene dye, azo dye, hibiscus dye, blackberry dye, raspberry dye, pomegranate juice dye, chlorophyll dye, etc. One or more of these can be used in combination.

また、これらの色素の中でも、金属錯体を用いるのが好ましい。金属錯体は、吸収可能な光の波長域が比較的広く、優れた光増感特性を有するものである。   Among these dyes, it is preferable to use a metal complex. The metal complex has a relatively wide wavelength range of light that can be absorbed and has excellent photosensitization characteristics.

さらに、色素としては、金属錯体の中でも、ルテニウム錯体または鉄錯体を用いるのがより好ましい。これらの錯体は、特に優れた光増感特性を有し、化学的安定性も比較的高いものである。   Further, as the dye, it is more preferable to use a ruthenium complex or an iron complex among metal complexes. These complexes have particularly excellent photosensitization properties and relatively high chemical stability.

第1の駆動部12は、スイッチSW1〜SW4及び二次電池12aを備えている。また、第2の駆動部13は、スイッチSW5〜SW8及び二次電池13aを備えている。二次電池12A及び13aは蓄電器(キャパシタ)であっても良い。スイッチSW1〜SW8は制御部20によってその動作が制御される。制御部20は例えば論理ゲートや制御用CPUなどによって構成される。   The first drive unit 12 includes switches SW1 to SW4 and a secondary battery 12a. The second drive unit 13 includes switches SW5 to SW8 and a secondary battery 13a. The secondary batteries 12A and 13a may be capacitors (capacitors). The operations of the switches SW1 to SW8 are controlled by the control unit 20. The control unit 20 is configured by, for example, a logic gate and a control CPU.

次に、電気泳動装置10の動作について説明する。まず、図1に示すように、帯電粒子11dが2つの電極基板11a及び11bの中間位置にあるときに、制御部20に外部からオン(表示)指令信号が供給されると、制御部20はスイッチSW1及びSW4を閉成する。他のスイッチSWは開放している。これにより、両基板間に二次電池12aの電圧が印加される。帯電粒子11dは負に帯電しており、二次電池の正極が接続された電極基板11aに向かって(上方向に)移動し、電極基板11aに付着する。   Next, the operation of the electrophoresis apparatus 10 will be described. First, as shown in FIG. 1, when the charged particle 11d is at an intermediate position between the two electrode substrates 11a and 11b, an ON (display) command signal is supplied to the control unit 20 from the outside. The switches SW1 and SW4 are closed. Other switches SW are open. Thereby, the voltage of the secondary battery 12a is applied between both substrates. The charged particles 11d are negatively charged, move toward the electrode substrate 11a to which the positive electrode of the secondary battery is connected (upward), and adhere to the electrode substrate 11a.

次に、図2に示すように、帯電粒子11dが電極基板11aに付着することによって画素やモザイクエレメントの表示状態となる。その後、制御部20は、図示のように、スイッチSW2及びSW3を閉成し、他を開放する。   Next, as shown in FIG. 2, the charged particles 11 d adhere to the electrode substrate 11 a to display a pixel or mosaic element. Thereafter, the control unit 20 closes the switches SW2 and SW3 and opens the others as illustrated.

電極基板11aに付着した帯電粒子11dは、太陽光などの光の照射を受けると当該エネルギによってその色素(分子)が励起される。色素は電子と正孔の対であるエキシトン(励起子)を発生する。正孔は電解質溶液である分散媒(分散液)11c、電極基板11b、スイッチSW3を通り、二次電池12aの正極に流れる。電子は粒子Aより電極基板11a、スイッチSW2を通り、二次電池12aの負極に流れる。これにより、二次電池12aは色素増感太陽電池によって充電される。   When the charged particles 11d attached to the electrode substrate 11a are irradiated with light such as sunlight, the dye (molecules) is excited by the energy. The dye generates excitons (excitons) that are pairs of electrons and holes. The holes flow through the dispersion medium (dispersion liquid) 11c, which is an electrolyte solution, the electrode substrate 11b, and the switch SW3 to the positive electrode of the secondary battery 12a. Electrons flow from the particle A to the negative electrode of the secondary battery 12a through the electrode substrate 11a and the switch SW2. Thereby, the secondary battery 12a is charged by the dye-sensitized solar cell.

次に、制御部20にオフ(非表示)指令信号が供給される。制御部20は、図3に示すように、スイッチSW5及びSW8を閉成し、他を開放する。これにより、二次電池13aによって両電極基板間に逆方向のバイアス電圧が印加される。帯電粒子11dは元々負に帯電しているので電極基板11aから離間し、電極基板11bに向かって移動する。帯電粒子11dの電極基板11aからの離間によって帯電粒子11dの発電機能は停止する。   Next, an off (non-display) command signal is supplied to the control unit 20. As shown in FIG. 3, the control unit 20 closes the switches SW5 and SW8 and opens the others. As a result, a reverse bias voltage is applied between the electrode substrates by the secondary battery 13a. Since the charged particles 11d are originally negatively charged, they move away from the electrode substrate 11a and move toward the electrode substrate 11b. The power generation function of the charged particles 11d is stopped by the separation of the charged particles 11d from the electrode substrate 11a.

図4に示すように、帯電粒子11dが移動して電極基板11bに接すると、制御部20はスイッチSW6及びSW7を閉成し、他を開放する。   As shown in FIG. 4, when the charged particle 11d moves and contacts the electrode substrate 11b, the control unit 20 closes the switches SW6 and SW7 and opens the others.

電極基板11bに付着に付着した帯電粒子11dは、同様に、太陽光などの光の照射を受けると当該エネルギによってその色素(分子)が励起される。色素は電子と正孔の対であるエキシトン(励起子)を発生する。エキシトンは核となっている物質Aの界面で電子と正孔に分かれる。正孔は物質Aより物質Cを通り、電解質溶液である分散媒(分散液)11c、電極基板11a、スイッチSW6を通り、二次電池13aの正極に流れる。電子は物質Aより電極基板11b、スイッチSW7を通り、二次電池13aの負極に流れる。これにより、二次電池13aは帯電粒子11dによって充電される。   Similarly, when the charged particles 11d adhering to the electrode substrate 11b are irradiated with light such as sunlight, the dye (molecules) is excited by the energy. The dye generates excitons (excitons) that are pairs of electrons and holes. Exciton is divided into electrons and holes at the interface of substance A, which is a nucleus. The holes pass from the substance A through the substance C, flow through the dispersion medium (dispersion) 11c, which is an electrolyte solution, the electrode substrate 11a, and the switch SW6, and flow to the positive electrode of the secondary battery 13a. Electrons flow from the substance A through the electrode substrate 11b and the switch SW7 to the negative electrode of the secondary battery 13a. Thereby, the secondary battery 13a is charged by the charged particles 11d.

図5は、上述した図1乃至図4の帯電粒子11dの各位置状態における表示状態を説明する説明図である。上側電極11a上に帯電粒子11dに存在するとき(図2)に明瞭な画像あるいはセグメントが表示される。   FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the display state in each position state of the charged particles 11d of FIGS. 1 to 4 described above. When the charged particles 11d are present on the upper electrode 11a (FIG. 2), a clear image or segment is displayed.

このようにして、帯電粒子11dが電極基板上に存在するときには、帯電粒子11dの発電機能によって二次電池が充電される。この二次電池に蓄積されたエネルギによって帯電粒子11dの表示位置制御が行われる。上述した実施例では、帯電粒子11dが一方の電極上に存在するときに一方の二次電池を充電し、帯電粒子11dが他方の電極上に存在するときに他方の二次電池を充電する構成としているが、これに限定されるものではない。   Thus, when the charged particles 11d are present on the electrode substrate, the secondary battery is charged by the power generation function of the charged particles 11d. The display position of the charged particles 11d is controlled by the energy stored in the secondary battery. In the above-described embodiment, one secondary battery is charged when the charged particles 11d are present on one electrode, and the other secondary battery is charged when the charged particles 11d are present on the other electrode. However, it is not limited to this.

例えば、スイッチ回路を適宜に構成することによって、帯電粒子11dが一方の電極上にずっと存在するときに、駆動部12及び13における電流の流れ方向や二次電池の選択を適宜に切替えられるように設定することができる。それにより、2つの電池を同時にあるいは交互に充電することが可能となる。   For example, by appropriately configuring the switch circuit, the direction of current flow and the selection of the secondary battery in the drive units 12 and 13 can be switched appropriately when the charged particles 11d are always present on one electrode. Can be set. Thereby, two batteries can be charged simultaneously or alternately.

また、スイッチ回路によって帯電粒子11dの駆動時及び二次電池の充電時における駆動部の各電流方向を適宜に設定することによって二次電池を1つとすることが可能である。   In addition, it is possible to make one secondary battery by appropriately setting each current direction of the driving unit when the charged particles 11d are driven and when the secondary battery is charged by the switch circuit.

図7及び図8は、帯電粒子の他の構造例を示している。各図において、図6と対応する部分には同一粒子名を付している。   7 and 8 show other structural examples of the charged particles. In each figure, the same particle name is given to the part corresponding to FIG.

図7は、帯電粒子11dの第2の粒子構造の例を示している。   FIG. 7 shows an example of the second particle structure of the charged particle 11d.

既述したように、帯電粒子11dの核である物質Aに例えば有機半導体(色素)である物質Bが吸着されている。物質AとBとの間に、物質Cが重合されている。物質Bは色素である。   As described above, for example, the substance B which is an organic semiconductor (pigment) is adsorbed on the substance A which is the nucleus of the charged particle 11d. The substance C is polymerized between the substances A and B. Substance B is a pigment.

この例では、更に、物質D及び物質Eを有している。物質Dはアニオン(陰イオン)若しくはカチオン(陽イオン)性表面活性材、物質Eはカチオン若しくはアニオン性重合性表面活性材である。   In this example, substance D and substance E are further included. The substance D is an anionic (anionic) or cationic (cationic) surface active material, and the substance E is a cationic or anionic polymerizable surface active material.

かかる表面活性材を含む構成とすることによって、物質Aに種々の色素を吸着しやすくなるという利点を有する。それにより、色(色材)の選択範囲が拡大する利点がある。   By including such a surface active material, there is an advantage that various dyes are easily adsorbed to the substance A. Thereby, there is an advantage that the selection range of the color (coloring material) is expanded.

図8は、帯電粒子11dの第3の粒子構造の例を示している。物質Aをポリマーでカプセル状に包んでいる。ポリマーとしては、例えばポリピノール、ポリアセチレンなどを使用可能である。   FIG. 8 shows an example of the third particle structure of the charged particle 11d. Substance A is encapsulated with a polymer. As the polymer, for example, polypinol, polyacetylene and the like can be used.

この例のように、帯電粒子11dをカプセル化することによっての帯電粒子11dの物理的・化学的安定化を図ることが可能となる。   As in this example, the charged particles 11d can be physically and chemically stabilized by encapsulating the charged particles 11d.

(他の実施例)
図9は、本発明の電気泳動装置10を電子機器である、電卓100の表示部102に適用した例を示している。電気泳動装置10自身が発電機能を有することによって従来配置されていた太陽電池パネルが不要となって、より小型化が可能である。電気泳動装置10の発電能力が大きくなれば電卓100の電源としても使用可能となる。
(Other examples)
FIG. 9 shows an example in which the electrophoresis apparatus 10 of the present invention is applied to the display unit 102 of a calculator 100 which is an electronic device. Since the electrophoretic device 10 itself has a power generation function, a solar cell panel that has been conventionally arranged is not necessary, and the size can be further reduced. If the power generation capability of the electrophoresis apparatus 10 is increased, it can also be used as a power source for the calculator 100.

この他に、本発明の電気泳動装置10は時計、電子カレンダ、電子ブック、電子広告器、PDA(携帯情報機器)、パソコン、携帯電話機などの電子機器の表示器として使用して好適である。   In addition, the electrophoretic device 10 of the present invention is suitable for use as a display device for electronic devices such as watches, electronic calendars, electronic books, electronic advertising devices, PDAs (personal digital assistants), personal computers and mobile phones.

尚、本発明の電気泳動装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   The electrophoretic device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の電気泳動装置の第一段階の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement of the 1st step of the electrophoresis apparatus of this invention. 本発明の電気泳動装置の第二段階の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the 2nd step of the electrophoresis apparatus of this invention. 本発明の電気泳動装置の第三段階の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement of the 3rd step of the electrophoresis apparatus of this invention. 本発明の電気泳動装置の第四段階の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement of the 4th step of the electrophoresis apparatus of this invention. 各段階における表示状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the display state in each step. 本発明に使用される太陽電池の粒子の第1の例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 1st example of the particle | grains of the solar cell used for this invention. 本発明に使用される太陽電池の粒子の第2の例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 2nd example of the particle | grains of the solar cell used for this invention. 本発明に使用される太陽電池の粒子の第3の例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 3rd example of the particle | grains of the solar cell used for this invention. 本発明の電気泳動装置を使用した電子機器の例(電卓)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the example (calculator) of the electronic device using the electrophoresis apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 電気泳動装置、11 EPDパネル、12,13 駆動部 20 制御部

10 Electrophoresis device, 11 EPD panel, 12, 13 Drive unit 20 Control unit

Claims (8)

互いに対向して配置された第1及び第2の電極と、
前記第1及び第2の電極間に存在し、色素を含む帯電粒子とこの帯電粒子を分散させる分散媒とを含む分散液と、を有し、
前記分散液の分散媒は電解質であり、
前記色素は光電変換作用を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
First and second electrodes disposed opposite each other;
A dispersion liquid that is present between the first and second electrodes and includes a charged particle including a pigment and a dispersion medium in which the charged particle is dispersed;
The dispersion medium of the dispersion is an electrolyte,
The dye has a photoelectric conversion action,
An electrophoresis apparatus characterized by that.
前記第1及び第2の電極間に二次電池又は蓄電器を接続する制御部、を更に有する請求項1に記載の電気泳動装置。   The electrophoretic device according to claim 1, further comprising a control unit that connects a secondary battery or a capacitor between the first and second electrodes. 前記帯電粒子は、核となる中心粒子と、
前記中心粒子に付着した色素と、
前記中心粒子と前記色素との間に存在する逆電子移動防止層と、
を含む、請求項1又は2に記載の電気泳動装置。
The charged particles include core particles serving as nuclei,
A dye attached to the central particle;
A reverse electron transfer prevention layer present between the central particle and the dye;
The electrophoresis apparatus according to claim 1, comprising:
前記帯電粒子は、核となる中心粒子と、
前記中心粒子に結合した表面活性材と、
前記表面活性材に結合した前記色素と、
前記中心粒子と前記色素との間に存在する逆電子移動防止層と、
を含む、請求項1又は2に記載の電気泳動装置。
The charged particles include core particles serving as nuclei,
A surface active material bonded to the central particle;
The dye bound to the surface active material;
A reverse electron transfer prevention layer present between the central particle and the dye;
The electrophoresis apparatus according to claim 1, comprising:
前記中心粒子はチタニア粒子であり、前記チタニア粒子と前記表面活性材とが分子結合している、請求項4に記載の電気泳動装置。   The electrophoresis apparatus according to claim 4, wherein the central particle is a titania particle, and the titania particle and the surface active material are molecularly bonded. 前記中心粒子が表面にOH基を有する、請求項3乃至5のいずれかに記載の電気泳動装置。   The electrophoresis apparatus according to claim 3, wherein the central particle has an OH group on a surface. 前記分散液は、前記帯電粒子を泳動させかつ色素増感太陽電池の電解質として機能する、請求項1乃至6のいずれかに記載の電気泳動装置。   The electrophoretic device according to claim 1, wherein the dispersion liquid migrates the charged particles and functions as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell. 請求項1乃至7のいずれかに記載の電気泳動装置を表示器に使用した電子機器。

An electronic apparatus using the electrophoretic device according to claim 1 for a display.

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