JP2010072617A - 電気泳動液、及びそれを用いた表示素子 - Google Patents

電気泳動液、及びそれを用いた表示素子 Download PDF

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Abstract

【課題】電気泳動方式を用いた反射型表示素子として、簡単な構成で、明るさと色再現範囲の広さを両立する表示素子を提供する。
【解決手段】支持体上または支持体中に配置され、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子(白色粒子A,C,E)と、可視領域の特定波長領域の光を吸収し且つ前記特定波長領域以外の光を散乱する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子(着色粒子B,D,F)と、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(分散媒13,23,33)と、を内包する複数のセル(セル10,20,30)と、前記第1粒子及び第2粒子を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極(共通電極4、第一電極1A,2A,3A,第二電極1B,2B,3B)と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気泳動液、及び該電気泳動液を用いた、電子辞書、電子ブック、値札、書き換え可能な掲示板、公告宣伝ポスターなどの表示素子に関し、特に、カラーの文書情報の表示に適した反射型の表示素子に関するものである。
文字や静止画、動画等の所謂画像の表示用端末としては、CRTや液晶ディスプレイが広く用いられている。これらはデジタルデータを瞬時に表示し、書き換えることができるが、装置を常に持ち歩くことは容易ではない。また、自発光デバイスであるため長時間の作業では眼が疲労することや、電源をオフにすると表示が維持されないなどの難点がある。一方、文字や静止画を書類などとして配布や保存するときは、プリンタにて紙媒体に記録される。この紙媒体は、いわゆるハードコピーとして、広く使用されている。ハードコピーは多重散乱による反射を見ることになるので、自発光デバイスより視認性がよく、疲れにくい。また、軽量でハンドリングに優れていることから、自由な姿勢で読むことができる。しかし、ハードコピーは使用された後は廃棄される。一部はリサイクルされるが、そのリサイクルには、多くの労力と費用を要するなど省資源の点からは課題がある。近年、情報機器の発達に伴い、書類作成などの情報の処理をコンピュータ上で行うようになり、表示用端末上で文章を読む機会が大幅に増えている。
このような状況において、ディスプレイとハードコピーの両方の長所を持った書き換えが可能で、かつ読むという行為に適した、ペーパーライクな表示媒体へのニーズが高まっている。最近は、高分子分散型液晶、双安定性コレステリック液晶、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子等を用いた表示媒体が、反射型で明るい表示ができ、かつメモリー性のある表示媒体として注目されている。中でも電気泳動素子を用いた表示媒体は、表示品質、表示動作時の消費電力の点で優れており、種々の発明が開示されている。
例えば、特許文献1では、フルカラー反射ディスプレイが提案されている。このフルカラー反射ディスプレイは、電気泳動の3つのサブピクセルを使用し、各サブピクセルは、視覚的に異なる3種の粒子を含むカプセルを備える構成となっている。また、視野側と反対側に位置する個別電極は複数の電極から構成され、サブピクセルに含まれる粒子は1〜3種類の色相を有する粒子から構成され、粒子を分散させる分散媒は透明であるか染色あるいは着色されている構成である。また、個別電極は必要に応じて着色されるか、もしくは透明な個別電極の裏面にカラーの反射板が配置されている。このディスプレイ素子は、電気信号の、少なくとも1つのカプセルへの適用に応答して視覚的ディスプレイを示すことが可能である。
なお、特許文献1に記載の発明の内容は多岐に渡っているが、とくに重要な構成が3つある。
まず、第一の構成が、特許文献1の図3F〜図3Iに示されている。この構成は、図3Fの例をとって説明すると、透明な分散媒中に、負の帯電特性を有する白色粒子Wと正の帯電を有する赤色粒子Rがセル中に分散されており、セルの視野側には共通電極42が、セルの視野と反対側のセルの両端には、個別電極35及び、個別電極45が配置されている。また個別電極の下部には、青緑色に着色された基質60が配置されている。この構成においては共通電極42に正の電圧、個別電極35および45に負の電圧が印加される場合は白色粒子Wが共通電極42側に移動し、視野側からは白色に見える(特許文献1の図3Fに相当)。また、共通電極42に負の電圧、個別電極35および45に正の電圧が印加される場合は赤色粒子Rが共通電極42側に移動し、視野側からは赤色に見える(特許文献1の図3Gに相当)。また、共通電極42がアース電位、個別電極35が正の電位、個別電極45に負の電圧が印加される場合は、赤色粒子Rが個別電極45側に、白色粒子Wが個別電極35に移動する。この場合、個別電極がセルの両端に位置しているため、セルの中央部移動では白色粒子W、赤色粒子Rが存在しないため、基質60の色が視野側から認識されるとしている(特許文献1の図3Hに相当)。また、この構成の色相の異なるセルを3種類並べた構成が特許文献1の図3Iに示されている。この構成においては、各セルで、白色、カラーの粒子の色、基質色の3つの色は表現できるが、上記の説明から判るように、黒色は表現できない。従って、文書情報など、白黒のコントラストが求められる表示素子には適さないという欠点を持っていた。
つぎに、第二の構成が、特許文献1の図3Lもしくは図3Mに示されている。図3Lの構成においては、セルで区切られた領域の視野側に共通電極42、他方に個別電極35、45が配置され、セル22の中には青緑色に着色された懸濁流体62と、懸濁流体中には、正電荷を帯びた赤色粒子Rと、負電荷を帯びた白色粒子Wが分散されている。この構成において、視野側から見える基本的な色相は、白色粒子Wが共通電極側に存在する白の状態(第一の状態)、赤色粒子Rが共通電極側に存在する赤の状態(第二の状態)、赤粒子が個別電極45側に存在し、白粒子が個別電極35側に存在することにより、視野側からは青緑色の懸濁流体が見える青緑の状態(第三の状態)の三種類の基本的な色相が存在すると明細書に記載されている。また、図3Mでは図3Lの懸濁流体62の代わりに、透明な懸濁流体と青緑色の中性粒子Cから構成されるが、視野側から見える基本的な色相は、図3Lと同等であり、三種類の基本的な色相が存在すると明細書に記載されている。フルカラーの表示を行なう場合には、特許文献1の図3Iに示された図に準拠して、粒子や懸濁流体の色が異なる三種類のセルもしくはマイクロカプセル、より具体的には、例えば、青緑色に着色された懸濁流体62と正電荷を帯びた赤色粒子Rと負電荷を帯びた白色粒子Wを内包する第一のセル、マゼンタ色に着色された懸濁流体62と正電荷を帯びた緑粒子Gと負電荷を帯びた白色粒子Wを内包する第二のセル、イエロー色に着色された懸濁流体62と正電荷を帯びた青色粒子Bと負電荷を帯びた白色粒子Wを内包する第三のセルを規則的に並べる事により実施されると推測される。しかしながら、特許文献1においては一つのセルもしくはマイクロセルで表示可能な色相は三種類であるため、三種類のセルもしくはマイクロカプセルを並べても表示できる色再現範囲は限定される。例えば、上記の三種類のセルを用いて白地に黒の文字を表示させる場合、特許文献1の図3Lもしくは図3Mの構成では黒に該当する色相が無い為、黒の表示ができないという欠点を有する。また、上記の構成の白色粒子Wに代えて負電荷を帯びた黒色粒子を用いれば黒の色相を表現できるが、この場合は白の表示ができないという欠点を有する。尚、特許文献1の図3Lまたは図3Mにおいては、青緑色に着色された懸濁流体もしくは青色の中性粒子Cがセルもしくはマイクロカプセル中に存在し、正電荷を帯びた赤色粒子Rが個別電極45近傍に位置し、負電荷を帯びた白色粒子Wが個別電極35近傍に位置する場合は、共通電極側からは青緑色に見えると記載されている。これは懸濁流体または中性の青緑色粒子が青緑色以外の光は吸収し、青緑色の光は反射することを示している。なお後述するが、本発明での着色分散媒は、特許文献1の懸濁流体とは異なり、特定の波長の光を吸収し、その他の光は透過することを特徴としている。この特徴により、従来では1つのセルで最大3色までしか基本的な色相が無いのに対し、本発明では4色の基本的な色相が表現可能になった。この特徴が特許文献1との重要な違いである。
また、第三の構成が、特許文献1の図3Eに示されている。この構成においては、3つのサブピクセルカプセル22、22’および22’’はそれぞれ、透明な分散流体に分散された白色粒子50、50’、50’’を含む。各サブピクセルカプセル22、22’および22’’は、視野側に配置された透明の電極42、42’、42’’、視野側とは反対の側に配置された小さい面積を有する不透明な電極30、30’および30’’、ならびに視野側とは反対の側に配置された大きい面積を有する透明な電極40、40’および40’’およびその下に配置されたカラーフィルター60、60’、60’’、および反射板基質70を有する。この構成においては白色粒子が小さい面積を有する不透明な電極30、30’および30’’の上にありカラーフィルターの色を表現する第一の状態と、分散媒中に均一に分散しているか、白粒子が視野側に配置された透明の電極42、42’、42’’近傍に位置しているか、視野側とは反対の側に配置された大きい面積を有する透明な電極40、40’および40’’近傍に位置し、白色を表現する第二の状態の、二種類の基本的な色相が存在すると明細書に記載されている。従って、この場合においても、黒に該当する色相が無い為、黒の表示ができないという欠点を有する。また、上記の構成の白色粒子に代えて黒色粒子を用いれば黒の色相を表現できるが、この場合は白の表示ができないという欠点を有する。
また、特許文献2では、電極間に電気光学層を備える電気光学装置が提案されている。この電気光学層は、電気泳動液として分散媒及び該分散媒中に含有される粒子を含んでおり、前記粒子は第1の色に着色され、前記分散媒は第2の色に着色されてなり、第1の色と第2の色は互いに補色の関係にあるものである。この発明においては、分散粒子が視野側の電極近傍にある場合には、分散粒子の色相が視野側から認識され、分散粒子が視野側と反対側の電極近傍にある場合には、視野側から入射した光は、まず分散媒で特定波長の光が吸収され、分散媒で吸収されなかった波長の光は、分散媒による光の吸収と分散粒子による光の吸収が補色関係にあるため、分散粒子で吸収される。従って、視野側に反射される光が無い為、黒く見えるようになる。しかしながら、この構成においては、黒は表示できるが、白を表示したい場合は、分散粒子の色を白、分散媒の色を黒とする必要があり、カラーの表示ができなかった。また、この構成においても、一つのセルもしくはマイクロセルで表示可能な色相は二種類であるため、三種類のセルもしくはマイクロカプセルを並べても表示できる色再現範囲は限定されていた。
すなわち、前記特許文献1,2の2つの従来技術においては、白を表示する構成を持つ場合は黒もしくはカラーの表示ができず、黒を表示する構成を持つ場合は、白を表示できないという欠点があった。従って、文書情報など、白黒の文字とカラーの色必要な情報の場合、白の明るさと白黒のコントラストが損なわれるという欠点を有する。
また、特許文献3では、透光性溶媒中に帯電性と色の異なる2種類の粒子を分散した電気泳動インクを単位セル中に充填する方式が提案されている。視野側には透明な共通電極、視野と反対側には、積層された下部個別電極および上部個別電極が配置され、視野と反対側には、電極の無い第一の開口部、第二の開口部が設けられている。この構成により、二種類の粒子で吸収される色、負帯電の粒子で吸収される色、正帯電の粒子で吸収される色、個別電極から反射される色の4つの色が一つのセルで表現できると記載されている。しかしながら、この構成は、個別電極が上下の積層構造になり、また、個別電極近傍に、2つの開口部を設ける構成になっていて、構成が非常に複雑であり、TFTを用いて駆動することを想定した場合、TFTの構造が非常に複雑になり、コスト高になるという欠点を有する。
また、特許文献4では、単位セル中に表示電極が1層の場合にはこれらを積層し、また単位セル中に表示電極が複数存在する場合には、観察者から見て重なり合うように配置して、表示電極を多層形成した電気泳動表示装置が提案されている。その表示電極上に泳動し堆積する着色泳動粒子は透光性であって、観察者にとって減法混色原理によって表示色を形成するものであり、この構成においては、色相の異なる二種類のセルを積層することにより、減法混色原理をもちいてフルカラーを表現することが可能になる。しかしながら、この構成においては、表示素子を積層構造にする必要があるため、(1)素子構成が複雑になりコストが高くなる、(2)表示素子をTFTで駆動する場合は、各層ごとにTFTが必要になり、TFT自体が透明でないと光を遮断してしまう、(3)視野側の透明電極が分割されており、表示方法が複雑になる、など、実用化する上での本質的な欠点を有する。
以上のように、従来技術では、一つのセルまたはマイクロカプセルで表現可能な色相が多くても三状態であったため、色相の異なる三種類のセルを並置しても、表現できる色範囲は限定されていた。また、二種類のセルを積層する構成や、個別電極を積層構造にする構成では、表示素子の構造が複雑になり、また、二種類のセルを積層する構成ではTFT駆動に適していないなどの欠点があった。
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、1種類の液で表現可能な基本的な色相を増やし、表現可能な色再現範囲が広がる電気泳動液を提供し、該電気泳動液を用いた反射型表示素子として、簡単な構成で、明るさと色再現範囲の広さを両立する表示素子を提供することを目的とする。また、色相の異なる三種類のセルを並置する方法でカラーを表示する場合においても、明るい白色と濃度の高い黒色を表現でき、文字の表示に適する電気泳動液を用いた表示素子を提供すると共に、カラーを表示する場合でも、従来の色相の異なる三種類のセルを並置する場合に比べて、色再現範囲の広い反射型の表示素子を提供することを目的とする。
出願人は、別途出願した特開2009−9092号明細書において、溶媒中に光学特性及び帯電特性が異なる三種類の分散粒子が分散した電気泳動液であって、第一の分散粒子は電荷がなく、第二の分散粒子は電荷が正の電気泳動粒子であり、第三の分散粒子は電荷が負の電気泳動粒子であることを特徴とする電気泳動液を提案している(以下、発明Aと称する)。具体的には、第一の電荷の無い分散性粒子は白色、第二の正電荷をもつ分散粒子はシアン、イエロー、マゼンタのいずれかの色、第三の負電荷をもつ分散粒子は黒色を有している。フルカラーを表示させるためには、第二の分散粒子の色が異なる三種類のセルを規則的に配置し三種類のセルの色相を組み合わせる事により、所望のカラーを表現するものである。この発明においては、特許文献1や特許文献2とは異なり、白表示、黒表示の色相が表現でき、かつ、カラーの色相も表現できるという特徴を持つ。しかしながら、発明Aでは、一つのセルで表示可能な色相は三種類であるため、三種類のセルもしくはマイクロカプセルを並べても表示できる色再現範囲は限定される。例えば、赤の色相を表現する場合、もともと赤の分散粒子が存在しないため、赤の吸収波長である400nmから600nmの一部を吸収するイエロー(400nm〜500nmの光を吸収)とマゼンタ(500nm〜600nmの光を吸収)の粒子が視野側の電極にある場合で色相を表現することになる。しかし、理想的には、三種類のセル全てで赤の吸収波長の光を吸収するのが望ましいため、非常に薄い赤色にならざるを得ない。緑色、青色を表現する場合にも同様に、非常に薄い緑色、非常に薄い青色しか表現できない。一方で、マゼンタの色相を表現する場合、マゼンタの色相を有する分散粒子を内包するセルはマゼンタの色相を呈するが、並置してあるイエローの色相を有する分散粒子を内包するセルおよびシアンの色相を有する分散粒子を内包するセルではマゼンタの色相を表現できないため、白または黒を表現せざるを得ない。従って、全体として非常に薄いマゼンタもしくは黒ずんだマゼンタにならざるを得ない。シアン色、イエロー色を表現する場合にも同様に、非常に薄いシアン色、非常に薄いイエロー色か、黒ずんだシアン色、黒ずんだイエロー色しか表現できなかった。
そこで、発明者らは、表現可能な基本的な色相を増やし、表現可能な色再現範囲が広げるべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。すなわち、前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔1〕 可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子(白色粒子A,C,E)と、可視領域の特定波長領域の光を吸収し且つ前記特定波長領域以外の光を散乱する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子(着色粒子B,D,F)が、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(分散媒13,23,33)中に分散されてなることを特徴とする電気泳動液(第1の構成例、図1)。
〔2〕 可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子(白色負帯電粒子a,d,g)と、可視光領域の特定波長領域の光を吸収する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子(着色正帯電粒子b,e,h)と、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し第2粒子と同極性に帯電した第3粒子(白色正帯電粒子c,f,i)が、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(分散媒213,223,233)中に分散されてなることを特徴とする電気泳動液(第2の構成例、図9)。
〔3〕 支持体上または支持体中に配置され、前記〔1〕に記載の電気泳動液を内包する複数のセル(セル10,20,30)と、前記第1粒子及び第2粒子を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極(共通電極4、第一電極1A,2A,3A、第二電極1B,2B,3B)と、を備えることを特徴とする表示素子(表示素子100、図1)。
〔4〕 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記複数のセルの共通の電極となる透明な共通電極(共通電極4)と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極(第一電極1A,2A,3A)と、相対的に大きな表面積を有する第二電極(第二電極1B,2B,3B)の2種類の電極からなることを特徴とする前記〔3〕に記載の表示素子。
〔5〕 前記対向電極に電圧または電流を印加して、前記第1粒子(白色粒子A)が前記第2粒子(イエロー色粒子B)に比べて前記共通電極(共通電極4)に近い位置に存在する第一の状態(図2(a))、前記第2粒子が前記第1粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態(図2(b))、前記第1粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第2粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態(図2(c))、前記第2粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第1粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態(図2(d))、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、それぞれ異なる色相を表示することを特徴とする前記〔4〕に記載の表示素子。
〔6〕 前記セルは、前記第1粒子としてのA粒子(白色粒子A)と、可視領域の第1特定波長領域の光を吸収し且つ前記第1特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しA粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのB粒子(イエロー色粒子B)と、前記B粒子が吸収する第1特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(青色分散媒13)と、を内包する第1のセル(第1のセル10)と、前記第1粒子としてのC粒子(白色粒子C)と、可視領域の第2特定波長領域の光を吸収し且つ前記第2特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しC粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのD粒子(マゼンタ色粒子D)と、前記D粒子が吸収する第2特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(緑色分散媒23)と、を内包する第2のセル(第2のセル20)と、前記第1粒子としてのE粒子(白色粒子E)と、可視領域の第3特定波長領域の光を吸収し且つ前記第3特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しE粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのF粒子(シアン色粒子F)と、前記F粒子が吸収する第3特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(赤色分散媒33)と、を内包する第3のセル(第3のセル30)と、の3種類のセルからなることを特徴とする前記〔3〕に記載の表示素子。
〔7〕 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記3種類のセルの共通の電極となる透明な共通電極と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極と、相対的に大きな表面積を有する第二電極の2種類の電極からなることを特徴とする前記〔6〕に記載の表示素子。
〔8〕 前記第1のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、A粒子がB粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第一の状態、B粒子がA粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態、A粒子が前記第一電極に近い位置に存在しB粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態、B粒子が前記第一電極に近い位置に存在しA粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、前記第2のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、C粒子がD粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第五の状態、D粒子がC粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第六の状態、C粒子が前記第一電極に近い位置に存在しD粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第七の状態、D粒子が前記第一電極に近い位置に存在しC粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第八の状態、あるいは前記第五の状態から第八の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、前記第3のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、E粒子がF粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第九の状態、F粒子がE粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第十の状態、E粒子が前記第一電極に近い位置に存在しF粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十一の状態、F粒子が前記第一電極に近い位置に存在しE粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十二の状態、あるいは前記第九の状態から第十二の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、前記3種類のセルそれぞれにおける4の状態およびその中間状態のいずれかの3つの状態の組み合わせにより表示素子の色相が決定されることを特徴とする前記〔7〕に記載の表示素子。
〔9〕 支持体上または支持体中に配置され、前記〔2〕に記載の電気泳動液を内包する複数のセル(セル210,220,230)と、前記第1粒子(白色負帯電粒子a,d,g)、第2粒子(着色正帯電粒子b,e,h)及び第3粒子(白色正帯電c,f,i)を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極(共通電極4、第一電極1A,2A,3A、第二電極1B,2B,3B)と、を備えることを特徴とする表示素子(表示素子200、図9)。
〔10〕 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記複数のセルの共通の電極となる透明な共通電極(共通電極4)と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極(第一電極1A,2A,3A)と、相対的に大きな表面積を有する第二電極(第二電極1B,2B,3B)の2種類の電極からなることを特徴とする前記〔9〕に記載の表示素子。
〔11〕 前記対向電極に電圧または電流を印加して、前記第1粒子(白色負帯電粒子a)が前記第2粒子(イエロー色正帯電粒子b)及び第3粒子(白色正帯電粒子c)に比べて前記共通電極(共通電極4)に近い位置に存在する第一の状態(図10(a))、前記第2粒子及び第3粒子が前記第1粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態(図10(b))、前記第1粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第2粒子及び第3粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態(図10(c))、前記第2粒子及び第3粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第1粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態(図10(d))、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、それぞれ異なる色相を表示することを特徴とする前記〔10〕に記載の表示素子(図10)。
〔12〕 前記セルは、前記第1粒子としてのa粒子(白色負帯電粒子a)と、可視領域の第1特定波長領域の光を吸収する特性を有しa粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのb粒子(イエロー色正帯電粒子b)と、前記第3粒子としてのc粒子(白色正帯電粒子c)と、前記b粒子が吸収する第1特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(青色分散媒213)と、を内包する第1のセル(第1のセル210)と、前記第1粒子としてのd粒子(白色負帯電粒子d)と、可視領域の第2特定波長領域の光を吸収する特性を有しd粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのe粒子(マゼンタ色正帯電粒子e)と、前記第3粒子としてのf粒子(白色正帯電粒子f)と、前記e粒子が吸収する第2特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(緑色分散媒223)と、を内包する第2のセル(第2のセル220)と、前記第1粒子としてのg粒子(白色負帯電粒子g)と、可視領域の第3特定波長領域の光を吸収する特性を有しg粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのh粒子(シアン色正帯電粒子h)と、前記第3粒子としてのi粒子(白色正帯電粒子i)と、前記h粒子が吸収する第3特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(赤色分散媒233)と、を内包する第3のセル(第3のセル230)と、の3種類のセルからなることを特徴とする前記〔9〕に記載の表示素子。
〔13〕 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記3種類のセルの共通の電極となる透明な共通電極と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極と、相対的に大きな表面積を有する第二電極の2種類の電極からなることを特徴とする前記〔12〕に記載の表示素子。
〔14〕 前記第1のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、a粒子がb粒子及びc粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第一の状態、b粒子及びc粒子がa粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態、a粒子が前記第一電極に近い位置に存在しb粒子及びc粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態、b粒子及びc粒子が前記第一電極に近い位置に存在しa粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、前記第2のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、d粒子がe粒子及びf粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第五の状態、e粒子及びf粒子がd粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第六の状態、d粒子が前記第一電極に近い位置に存在しe粒子及びf粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第七の状態、e粒子及びf粒子が前記第一電極に近い位置に存在しd粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第八の状態、あるいは前記第五の状態から第八の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、前記第3のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、g粒子がh粒子及びi粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第九の状態、h粒子及びi粒子がg粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第十の状態、g粒子が前記第一電極に近い位置に存在しh粒子及びi粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十一の状態、h粒子及びi粒子が前記第一電極に近い位置に存在しg粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十二の状態、あるいは前記第九の状態から第十二の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、前記3種類のセルそれぞれにおける4の状態およびその中間状態のいずれかの3つの状態の組み合わせにより表示素子の色相が決定されることを特徴とする前記〔13〕に記載の表示素子。
〔15〕 前記分散媒は、分散媒用液体、および特定波長領域を吸収しそれ以外の光は透過する染料で構成されていることを特徴とする前記〔3〕〜〔14〕のいずれかに記載の表示素子。
〔16〕 前記分散媒は、分散媒用液体、および特定波長領域を吸収しそれ以外の光は透過する中性もしくは弱帯電の粒子で構成されていることを特徴とする前記〔3〕〜〔14〕のいずれかに記載の表示素子。
〔17〕 前記第2粒子の有する色相と分散媒の有する色相との組み合わせが、イエロー色と青色、マゼンタ色と緑色、シアン色と赤色のいずれかであることを特徴とする前記〔3〕〜〔16〕のいずれかに記載の表示素子。
〔18〕 前記第2粒子の有する色相と分散媒の有する色相との組み合わせが、青色とイエロー色、緑色とマゼンタ色、赤色とシアン色のいずれかであることを特徴とする前記〔3〕〜〔16〕のいずれかに記載の表示素子。
本発明の効果として、請求項1の発明によれば、白色の電気泳動粒子からなる第1粒子、第1粒子と逆極性の電位を有し、カラーの電気泳動粒子からなる第2粒子、第2粒子のカラーに対し補色の関係の着色分散媒から電気泳動液が構成されているので、1種類の電気泳動液で表現可能な基本的な色相を増やし、表現可能な色再現範囲が広げることができる。
請求項2の発明によれば、白色の電気泳動粒子からなる第1粒子、第1粒子と逆極性の電位を有し、カラーの電気泳動粒子からなる第2粒子、第2粒子と同極性の電位を有し、白色の電気泳動粒子からなる第3粒子、第2粒子のカラーに対し補色の関係の着色分散媒から電気泳動液が構成されているので、1種類の電気泳動液で表現可能な基本的な色相を増やし、表現可能な色再現範囲が広げることができる。更に、請求項1の電気泳動液よりも、第2粒子のカラーの色純度を向上させることができる。
請求項3,9の発明によれば、本発明の電気泳動液をセルに内包する簡単な構成で、色再現範囲の広い反射型の表示素子を実現することができる。
請求項4,10の発明によれば、第一電極の面積が第二電極の面積よりも小さいため、粒子が視野側と反対側に存在する場合、視野側から見た場合の色相が、第二電極上の粒子の色相に起因する色相が支配的になり、色純度を向上させることができる。
請求項5の発明によれば、一つのセルにおいて、白(可視領域全体にわたり光を散乱する特性)の色相、分散媒の色相、可視領域の特定波長の光を吸収し且つ前記特定波長以外の光を散乱する粒子の色相、黒の色相(分散媒と、可視領域の特定波長の光を吸収し且つ前記特定波長以外の光を散乱する粒子、の両方で吸収する光の色相)の4つの基本的な色相が得られるため、色再現範囲の広い反射型の表示素子を実現することができる。
請求項6,7,12,13の発明によれば、色相の異なる3つのセルを組み合わせることにより、色再現範囲の広いカラー反射型表示素子を提供することができる。
請求項8,14の発明によれば、12の基本的な色相を組み合わせることにより、色再現範囲の広いカラー反射型表示素子を提供することができる。
請求項11の発明によれば、一つのセルにおいて、白の色相(第1粒子(可視領域全体にわたり光を散乱する特性)の色相)、分散媒の色相、第2粒子で吸収され、第3粒子で散乱される光の色相、黒の色相(分散媒と、第2粒子(可視領域の特定波長の光を吸収する粒子)、の両方で吸収する光の色相)の4つの基本的な色相が得られるため、色再現範囲の広い反射型の表示素子を実現することができる。
請求項15の発明によれば、特定波長の光を透過する特性を有する分散媒が、分散媒用液体、および特定波長を透過しそれ以外の光は吸収する染料で構成されていることにより、簡単な材料構成で着色分散媒を提供することができる。また、1つのセルには、2種類または3種類の粒子しか存在しないため、粒子の移動が容易になり、応答速度が速くなるという特徴を有する。
請求項16の発明によれば、特定波長の光を透過する特性を有する分散媒は、分散媒用液体、および特定波長を透過しそれ以外の光は吸収する中性もしくは弱帯電の粒子で構成されていることにより、白を表現しようとした場合、視野側から見て、共通電極側に存在する白粒子の隙間に着色された分散媒が入る恐れが無いため、色純度の高い白の色相が得られるという特徴を有する。
請求項17の発明によれば、三種類のセルで用いる着色粒子(第2粒子)として、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の色粒子、三種類のセルで用いる分散媒の色相として、それぞれの着色粒子の補色を用いることにより、色相範囲の広いカラー反射型表示素子を提供することができる。
請求項18の発明によれば、三種類のセルで用いる着色粒子として、青色、緑色、赤色の色粒子、三種類のセルで用いる分散媒の色相として、それぞれの着色粒子の補色を用いることにより、色相範囲の広いカラー反射型表示素子を提供することができる。
本発明に係る表示素子の構成1を示す断面図である。 図1の表示素子の動作状態1を示す状態図である。 比較例1の表示素子の構成を示す断面図である。 比較例2の表示素子に用いる単位セルの構成を示す断面図である。 比較例3の表示素子の構成を示す断面図である。 比較例5の表示素子の構成を示す断面図である。 比較例6の表示素子の構成を示す断面図である。 比較例7の表示素子の構成を示す断面図である。 本発明に係る表示素子の構成2を示す断面図である。 図9の表示素子の動作状態2を示す状態図である。
本発明に係る電気泳動液は、基本的構成として、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子と、可視領域の特定波長領域の光を吸収し且つ前記特定波長領域以外の光を散乱する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子が、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒中に分散されてなることを特徴とするものである。
本発明に係る表示素子は、基本的構成として、支持体上または支持体中に配置され、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子と、可視領域の特定波長領域の光を吸収し且つ前記特定波長領域以外の光を散乱する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子と、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する複数のセルと、前記第1粒子及び第2粒子を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極と、を備えることを特徴とするものである。
以下に、本発明に係る表示素子の構成について図面を参照して説明する。
本発明の構成の一例(第1の構成例)を図1に示す。図1は、本発明に係る表示素子の構成1を示す断面図である。
表示素子100は、表示可能な色相範囲の異なる三つの表示領域(第一の領域A1、第二の領域A2、第三の領域A3)から構成されている。
第一の領域A1は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した、第1粒子としてのA粒子と、可視領域の第1の特定波長領域の光を吸収し且つ前記第1特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しA粒子とは逆極性に帯電した、第2粒子としてのB粒子と、前記B粒子が吸収する第1特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第1のセル10を有する。
第二の領域A2は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した、第1粒子としてのC粒子と、可視領域の第2特定波長領域の光を吸収し且つ前記第2特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しC粒子とは逆極性に帯電した、第2粒子としてのD粒子と、前記D粒子が吸収する第2特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第2のセル20を有する。
第三の領域A3は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した、第1粒子としてのE粒子と、可視領域の第3特定波長領域の光を吸収し且つ前記第3特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しE粒子とは逆極性に帯電した、第2粒子としてのF粒子と、前記F粒子が吸収する第3特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第3のセル30を有する。
図1の構成例では、前記粒子A,C,Eは第1粒子としての負帯電の白色粒子A,C,E、第2粒子のうち前記粒子Bは正帯電のイエロー色粒子B、前記粒子Dは正帯電のマゼンタ色粒子D、前記粒子Fは正帯電のシアン色粒子Fであり、第一の領域A1には青色光を透過してそれ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(青色分散媒13)、第二の領域A2には緑色光を透過してそれ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(緑色分散媒23)、第三の領域A3には赤色光を透過してそれ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(赤色分散媒33)がそれぞれ内包されている。
なお、図1の構成例では、第一の領域A1(第1のセル10)では白色粒子Aとイエロー色粒子Bと青色分散媒13の組み合わせを用いた。また、第二の領域A2(第2のセル20)では白色粒子Cとマゼンタ色粒子Dと緑色分散媒23の組み合わせを用いた。また、第三の領域A3(第3のセル30)では白色粒子Eとシアン色粒子Fと赤色分散媒33の組み合わせを用いた。
また、これらの構成の色相に代えて、第一の領域A1(第1のセル10)では白色粒子と青色粒子とイエロー色分散媒の組み合わせ、第二の領域A2(第2のセル20)では白色粒子と緑色粒子とマゼンタ色分散媒の組み合わせ、第三の領域A3(第3のセル30)では白色粒子と赤色粒子とシアン色分散媒の組み合わせを用いても、後述する図2に基づいた色相表示の原理により、図1の構成と同等の効果が得られるのは自明である。
尚、本発明の請求項および説明で用いる「セル」という言葉は、「隔壁で区切られた有限な空間領域」と定義する。また、本発明の請求項および説明で用いる「分散液」または「電気泳動液」という言葉は、セル中に含有される電気泳動粒子を分散させた構成要素全体と定義する。本発明の請求項および説明で用いる「分散液」という言葉は、セル中に含有される電気泳動粒子を分散させた構成要素全体と定義する。また、本発明の請求項および説明で用いる「分散媒」という言葉は、分散液の内、電流または電圧で移動する電気泳動粒子を除いた部分と定義する。また、本発明の請求項および説明で用いる「分散媒用液体」という言葉は、電気泳動分散粒子および粒子を分散させるための分散剤および帯電制御剤などを除く、分散に用いる液体と定義する。
ここで、本発明で用いる第1粒子である白色粒子A,C,Eとしては、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの金属酸化物の固体粒子が使用できる。また、着色粒子である第2粒子のうち、イエロー色粒子Bはイエローの着色粒子であり、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。また、マゼンタ色粒子Dはマゼンタの着色粒子であり、例えば、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等が使用できる。また、シアン色粒子Fはシアンの着色粒子であり、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。
また、赤色粒子は赤の着色粒子であり、例えば、キナクリドンレッド、ジケトピロロピロール、ナフトールレッド等が使用できる。また、緑色粒子は緑色の着色粒子であり、例えば、フタロシアニングリーン等が使用できる。また、青色粒子は青色の着色粒子であり、例えば、フタロシアニン系、アントラキノン系、インダンスロン系の青色顔料等が使用できる。
なお、白色または着色粒子表面は分散媒中での分散安定性を向上させる目的で分散媒と相溶性がある高分子成分によるグラフト鎖を付与することが好ましい。高分子成分を粒子表面に形成するには、白色または着色粒子の表面に重合反応に寄与する官能基を付与すればよく、公知の方法が利用できる。酸化チタンなどの金属酸化物表面を有する粒子の場合は重合反応に寄与する官能基を持つカップリング剤で処理することが好ましい。例えば、表面にビニル基を付与する場合には。3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレートなどのビニル基を有するシランカップリング剤と反応させればよい。
本発明で用いる分散媒用液体としては、電気絶縁性が高い非極性の有機溶媒であることが好ましい。このような非極性有機溶媒としてはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等のパラフィン系炭化水素、イソヘキサン、イソオクタン、イソドデカン等のイソパラフィン系炭化水素、流動パラフィン等のアルキルナフテン系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン、ソルベントナフサ等の芳香族炭化水素、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、ジアルキルシリコーンオイル、アルキルフェニルシリコーンオイル、環状ポリジアルキルシロキサン又は環状ポリアルキルフェニルシロキサン等のシリコーンオイルなどが挙げられる。なお、分散媒用液体には分散粒子の分散性を制御するためにさらに分散剤や帯電制御剤などを必要に応じて添加してもよい。
また、分散媒を着色する方法として、染料を分散媒用液体に溶解させる方法が最も簡便な方法である。分散媒を着色する方法として染料を用いた場合、一つのセルには、二種類の粒子しか存在しないため、粒子の移動が容易になり、応答速度が速くなるという特徴を有する。
また、分散媒用液体を着色する赤色染料としては、SIGMA-ALDRICH社製のSudan Red 7B, SIGMA-ALDRICH社製のOil Red EGNなどが上げられる。また、分散媒用液体を着色する緑色染料としては、SIGMA-ALDRICH社製のSolvent Green 3が上げられる。また、分散媒用液体を着色する青色染料としては、SIGMA-ALDRICH社製のOil Blue Nが上げられる。
また、分散媒の着色は、特性の波長を透過しそれ以外の波長を吸収する中性もしくは弱帯電の粒子を分散媒用液体中に分散させることによっても実現できる。例えば、公知のカラー微粒子表面にグラフト鎖をつけることによって、容易に分散媒中に分散させることが可能である。この構成によれば、白を表現しようとした場合、視野側から見て、共通電極4側に存在する白色粒子の隙間に着色された分散媒が入る恐れが無いため、色純度の高い白の色相が得られるという特徴を有する。
なお、第1のセル10、第2のセル20、第3のセル30は、それぞれ隔壁により仕切って所定の空間を形成するものであり、カプセル形状のものも概念として含む。
また、第1のセル10、第2のセル20、第3のセル30は、透明な支持体(不図示)上または支持体(不図示)中に配置されている。例えば、支持体上にセル10,20,30が配置されている場合には、該支持体は視野側に面するように配置される。
このとき、支持体のセル10,20,30に面する側の主面(すなわち3つの領域A1,A2,A3の視野側)には、第1のセル10、第2のセル20、第3のセル30に共通する透明な共通電極4が設けられている。また、セル10,20,30を挟んで共通電極4(視野側)とは反対側には、セル10,20,30で区切られた空間ごとに対応して小さな表面積を有する第一電極と、大きな表面積を有する第二電極からなる個別電極が設けられている。図1では、第一の領域A1(第1のセル10)には小さな表面積を有する第一電極1Aと大きな表面積を有する第二電極1Bが配置され、第二の領域A2(第2のセル20)には小さな表面積を有する第一電極2Aと大きな表面積を有する第二電極2Bが配置され、第三の領域A3(第3のセル30)には小さな表面積を有する第一電極3Aと大きな表面積を有する第二電極3Bが配置されている。
この構成において、各々の領域A1、A2,A3(セル10,20,30)において、第一電極と第二電極の電極電位により、それぞれ基本的な4つの状態を取ることができる。この4つの状態について、図2を用いて説明する。
図2は、図1の第一の領域A1(第1のセル10)において表示可能な色相を示すものである。
まず、図2(a)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位を両方ともマイナス電位とした場合を示す。白色粒子Aは負の電荷をもっているため第一電極1A、第二電極1Bと反発し共通電極4の近傍に移動する。一方、イエロー色粒子Bは正電荷を持っているため、第一電極1A、第二電極1Bに引きよせられる。その結果、視野側(共通電極4側)からは、第一の領域A1は白色に見えるようになる。
つぎに、図2(b)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位を両方ともプラス電位とした場合を示す。白色粒子Aは負の電荷をもっているため第一電極1A、第二電極1Bに引きよせられる。一方、イエロー色粒子Bは正電荷を持っているため、第一電極1A、第二電極1Bと反発し共通電極4の近傍に移動する。その結果、視野側(共通電極4側)からは、第一の領域A1はイエロー色に見えるようになる。
また、図2(c)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aをプラス電位、第二電極1Bをマイナス電位とした場合を示す。白色粒子Aは負の電荷をもっているため第一電極1Aの近傍に移動し、イエロー色粒子Bは正の電荷をもっているため第二電極1Bの近傍に移動し、白色粒子A、イエロー色粒子Bともに視野側と反対側に存在することになる。従って、視野側から入射した光は青色分散媒13で吸収された後に、白色粒子Aおよびイエロー色粒子Bに光があたることになる。白色粒子Aはどの波長の光も散乱するため、青色分散媒13で吸収された光以外の波長の光である青色の光を散乱し、視野側からは白色粒子Aは青色に見える。イエロー色粒子Bは青色の光を吸収する特性を有しているため、イエロー色粒子Bからは光は散乱せず、視野側からはイエロー色粒子Bは黒色に見えるようになる。ここで、第二電極1Bの面積は第一電極1Aの面積に比べて相対的に大きいため、イエロー色粒子Bに起因する色が支配的となり全体として視野側(共通電極4側)からは、第一の領域A1は黒色に近い色に見えるようになる。
また、図2(d)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aをマイナス電位、第二電極1Bをプラス電位とした場合を示す。白色粒子Aは負の電荷をもっているため第二電極1Bの近傍に移動し、イエロー色粒子Bは正の電荷をもっているため第一電極1Aの近傍に移動し、白色粒子A、イエロー色粒子Bともに視野側と反対側に存在することになる。従って、視野側から入射した光は青色分散媒13で吸収された後に、白色粒子Aおよびイエロー色粒子Bに光があたることになる。白色粒子Aはどの波長の光も散乱するため、青色分散媒13で吸収された光以外の波長の光である青色の光を散乱し、視野側からは白色粒子Aは青色に見える。イエロー色粒子Bは青色の光を吸収する特性を有しているため、イエロー色粒子Bからは光は散乱せず、視野側からはイエロー色粒子Bは黒色に見えるようになる。ここで、第二電極1Bの面積は第一電極1Aの面積に比べて相対的に大きいため、白色粒子Aに起因する色が支配的となり全体として視野側(共通電極4側)からは、第一の領域A1は青色に近い色に見えるようになる。
このように、第一の領域A1(第1のセル10)においては、共通電極4をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位状態を変えることにより、白色、イエロー色、黒色、青色の4つの基本的な色相をとることができる。また、同様の原理により、第二の領域A2(第2のセル20)においては、共通電極4をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位状態を変えることにより、白色、マゼンタ色、黒色、緑色の4つの基本的な色相をとることができる。また、第三の領域A3(第3のセル30)においては、共通電極4をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位状態を変えることにより、白色、シアン色、黒色、赤色の4つの基本的な色相をとることができる。
また、前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間に移行する過渡的な状態である中間状態として、そこで表示される色相を利用してもよい。
なお、小さな面積を有する第一電極1Aと大きな面積を有する第二電極1Bの面積の比は望ましくは1:2以上、さらに望ましくは1:5以上であることが望ましい。面積比が大きければ大きいほど白黒のコントラストが高くなる。
上記の構成により、従来技術では、一つの領域で表現できる基本的な色相が2〜3の色相しか表現できなかったため、表現可能な色相の異なる3つのセルを並置した場合には、表現できる色相範囲が限定されたが、本発明では、一つのセルに帯電極性の異なる2種類の粒子を内包する構成においても、一つの領域で表現できる基本的な色相が4色あるため、表現可能な色相の異なる3つのセルを並置した場合において表現できる色相範囲を大幅に広げることができる。また、4つの色相の中に、白と黒の色相が第一〜第三の領域A1〜A3全てにあるため、明るい白地に黒の文字が表現でき、さらに白と黒の他に、各領域ともに2つの色相を持つため、白と黒以外には1つの色相しか持たない特開2009−9092号公報記載の技術(発明A;溶媒中に光学特性及び帯電特性が異なる三種類の分散粒子が分散した電気泳動液であって、第一の分散粒子は電荷がなく、第二の分散粒子は電荷が正の電気泳動粒子であり、第三の分散粒子は電荷が負の電気泳動粒子であることを特徴とする電気泳動液を用いた表示素子)と比べて、格段にカラーの色再現範囲を広げることができる。
例えば、前述したように、発明Aにおいて赤の色相を表現する場合、もともと赤の分散粒子が存在しないため、赤の吸収波長である400nmから600nmの一部を吸収するイエロー(400nm〜500nmの光を吸収)とマゼンタ(500nm〜600nmの光を吸収)の粒子が視野側の電極にある場合で色相を表現することになる。理想的には、三種類のセル全てで赤の吸収波長の光を吸収するのが望ましいため、吸収される光は理想的に赤を表現したい場合に比べて、約1/3の光量しか吸収しないことになり、非常に薄い赤色にならざるを得ない。一方、本発明においては図1の構成で説明すると、赤を表現したい場合、第一の領域A1(第1のセル10)ではイエロー(400nm〜500nmの光を吸収)の状態とし、第二の領域A2(第2のセル20)ではマゼンタ(500nm〜600nmの光を吸収)の状態とし、第三の領域A3(第3のセル30)では赤(400nm〜600nmの光を吸収)の状態とすれば、理想的に赤を表現したい場合に比べて、約2/3の光量を吸収することができる。したがって、発明Aに比べて2倍の光量を吸収することが可能になるため、理想的な赤に近くなる。緑色、青色を表現したい場合にも同様であり、これまでの三種類の色相をもつセルを並置する構成の欠点である「白黒をキチンと表現でき、且つ、広いカラーの色範囲を表現可能な方式は無い」という根本的な問題を解決でき、カラーの文書情報の表示などに非常に適した反射型表示素子を提供することができる。また、特許文献4(特開2004−20818号公報)で開示されているような積層構造をとることが無いため、構成が簡単で、且つ、TFTも積層構造の各層ごとに設ける必要がないため、特許文献4で開示されている構成に対して、大幅なコストダウンが可能になる。
表1に、本発明の表示素子(図1)と、従来技術の表示素子で得られるカラー表示の、各波長における原理的な反射率を示す。400〜500nm、500〜600nm、600〜700nmの3つの波長領域に分けて、表示色における波長領域ごとの反射率を評価した。なお、実質的な反射率は、各構成におけるセルや電極のサイズ、透明導電膜やセルの光吸収、製法の違いなどにより原理的な反射率とは異なるため、ここでは「理想的な表示素子」の場合を対象波長領域で100%とする相対評価とした。すなわち、この値に近いほど、色再現範囲と、白の明るさ、白黒のコントラストが高いことを意味する。
Figure 2010072617
ここで、比較例1の表示素子は、特許文献1の図3F〜図3Iに記載されたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、図3に示すように、透明な分散媒中に、負の帯電特性を有する白色粒子Wと正の帯電を有する赤色粒子Rが分散されたセル22と、透明な分散媒中に、負の帯電特性を有する白色粒子Wと正の帯電を有する緑色粒子Gが分散されたセル22’と、透明な分散媒中に、負の帯電特性を有する白色粒子Wと正の帯電を有する青色粒子Bが分散されたセル22''と、が並んで配置され、セル22,22’,22’’の視野側には共通電極42が、セル22の視野と反対側のセル22の両端には、セル個別電極35及び個別電極45が、セル22’の視野と反対側のセル22’の両端には、セル個別電極35’及び個別電極45’が、セル22’’の視野と反対側のセル22’’の両端には、セル個別電極35’’及び個別電極45’’が、配置されている。また個別電極の下部には、青緑色に着色された基質60、マゼンタ色に着色された基質60’、イエロー色に着色された基質60’’、が配置されている。
また、比較例2の表示素子は、図3に示すセル22,22’,22’’に代えて特許文献1の図3L〜図3Mに記載されたセルの構成としたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、単位セルとして、図4に示すように、セルで区切られた領域の視野側に共通電極42、他方に個別電極35、45が配置され、セル22の中には青緑色に着色された懸濁流体62と、懸濁流体中には、正電荷を帯びた赤色粒子Rと、負電荷を帯びた白色粒子Wが分散された構成としている。比較例2は、図3のセル22,22’,22’’に代えてこの構成のセルとしたものであり、青緑色に着色された懸濁流体62と正電荷を帯びた赤色粒子Rと負電荷を帯びた白色粒子Wを内包する第一のセル、マゼンタ色に着色された懸濁流体62と正電荷を帯びた緑粒子Gと負電荷を帯びた白色粒子Wを内包する第二のセル、イエロー色に着色された懸濁流体62と正電荷を帯びた青色粒子Bと負電荷を帯びた白色粒子Wを内包する第三のセルを規則的に並べたものである。
また、比較例3の表示素子は、特許文献1の図3Eに記載されたセルの構成としたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、図5に示すように、3つのサブピクセルカプセル22、22’および22’’はそれぞれ、透明な分散流体に分散された白色粒子50、50’、50’’を含む。各サブピクセルカプセル22、22’および22’’は、視野側に配置された透明の電極42、42’、42’’、視野側とは反対の側に配置された小さい面積を有する不透明な電極30A、30’および30’’、ならびに視野側とは反対の側に配置された大きい面積を有する透明な電極40、40’および40’’およびその下に配置されたカラーフィルター60、60’、60’’、および反射板基質70を有する構成である。
また、比較例4の表示素子は、特許文献2の表1に記載されたセルの構成としたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、電極間に電気光学層を備える電気光学装置において、この電気光学層は、電気泳動液として分散媒及び該分散媒中に含有される粒子を含んでおり、前記粒子は第1の色に着色され、前記分散媒は第2の色に着色されてなり、第1の色と第2の色は互いに補色の関係にあるものである。ここでは、R(赤)表示用セルとして、粒子の色を赤、分散媒をシアンとし、G(緑)表示用セルとして、粒子の色を緑、分散媒をマゼンタとし、B(青)表示用セルとして、粒子の色を青、分散媒をイエローとしたものを並べた構成とした。
また、比較例5の表示素子は、発明A(特開2009−9092号公報の図4)の構成としたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、図6に示すように、透明な第1の電極と第2及び第3の電極とが電気泳動表示媒体を介して対向して配置されており、第1の電極を配置した面が電気泳動表示素子の表示面となり第2及び第3の電極は表示面とほぼ反対側に配置された単位素子が3個配置されたものである。この場合、3つの素子81,82,83は白の粒子91、黒の粒子92を有し、それぞれ第3の分散粒子としてイエロー粒子93、マゼンタ粒子94、シアン粒子95を有している。そして、それぞれの素子81,82,83は、第1の電極84を共有し、第1の電極84に対して第2の電極85,87,89、第3の電極86,88,90をそれぞれに制御されている。
また、比較例6の表示素子は、特許文献3の図13に記載されたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、図7に示すように、透光性溶媒中に帯電性と色の異なる2種類の粒子を分散した電気泳動インクを充填した単位セル(サブ画素112aとサブ画素112b)が2個配置されたものである。ここでは、サブ画素112aには、正に帯電した赤色(R)の荷電粒子108aと負に帯電した青色(B)の荷電粒子108bを用いた。またサブ画素112bには、正に帯電した緑色(G)の荷電粒子108cと負に帯電したマゼンタ色(M)の荷電粒子108dを用いた。また、視野側には透明な共通電極103、視野と反対側には、積層された下部個別電極104および上部個別電極105が配置され、視野と反対側には、電極の無い第一の開口部106a,106c、第二の開口部106b,106dが設けられている。
また、比較例7の表示素子は、特許文献4の図8に記載されたものであり、その構成は、次のとおりである。すなわち、図8に示すように、単位セル2個が積層配置された構成であり、積層構成における観察面基板を第1基板201、中間基板を基板203、背面基板を基板202とし、表示電極に関しては観察面側から背面側に向かって順番に、第1表示電極51、第2表示電極52、第3表示電極53、第4表示電極54とし、コレクト電極についても同様に第1コレクト電極61、第2コレクト電極62、第3コレクト電極63、第4コレクト電極64とする。第1表示電極51、第2表示電極52、第3表示電極53、第4表示電極54は観察者から見て実質的にほぼ重なる位置に配置される。また、上段セルには第1着色泳動粒子としてイエロー色のプラス帯電粒子73、第2着色泳動粒子としてマゼンタ色のマイナス帯電粒子74、下段セルには第3粒子としてシアン色のマイナス帯電粒子75と、第4粒子として黒色のマイナス帯電粒子76がそれぞれ絶縁液体35中に分散された状態で充填された構成である。
表1において、比較例と本発明を比較する。
まず、比較例1,2の構成では黒の表示ができないため、本発明に比べて、白黒のコントラストが取れないことが判る。また、比較例3の構成では、イエロー、シアン、マゼンタの色、もしくは白色しか色相がないため、本発明に比べて、白黒のコントラストはさらに悪くなり、また、赤、緑、青の色濃度も本発明に比べて薄い。
次に、比較例4の構成では、白を表現できる色相が無いため、本発明に比べ白反射率が低く、明るい白は表現できないことが判る。また、赤、緑、青の色も非常に暗くなる。
また、比較例5の構成は、本発明と同様に、高い白反射率と高い白黒コントラストが実現できる。しかしながら、カラーの色相に関しして、各個別セルで、イエローまたはマゼンタまたはシアンの色相しか表現できないため、赤、緑、青の色濃度が本発明に比べて薄い。
また、比較例6の構成は、一つのセルで白、黒、2種類のカラーの4種類の基本的な色相を表現できるのは本発明と同じであるため、本発明と同等の色相範囲を示す。しかしながら、比較例6の構成は、個別電極が上下の積層構造になり、また、個別電極近傍に、2つの開口部を設ける構成になっていて、構成が非常に複雑である。この事より、TFTを用いて駆動することを想定した場合、TFTの構造が非常に複雑になり、コスト高になるという欠点を有する。
最後に、比較例7では、積層構造を用いた減法混色原理により理想的な色相が表現できる。従って、本発明に比べて表現できる色相範囲が広い。しかしならが、比較例7の構成は、表示素子を積層構造にする必要があるため、(1)素子構成が複雑になりコストが高くなる、(2)表示素子をTFTで駆動する場合は、各層ごとにTFTが必要になり、TFT自体が透明でないと光を遮断してしまう、(3)視野側の透明電極が分割されており、表示方法が複雑になる、など、実用化する上での本質的な欠点を有する。
つぎに、本発明に係る電気泳動液及び表示素子の別の実施形態について説明する。
本発明に係る電気泳動液(第2電気泳動液と称する)は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子と、可視光領域の特定波長領域の光を吸収する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子と、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し第2粒子と同極性に帯電した第3粒子が、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒中に分散されてなることを特徴とするものである。
また、本発明に係る表示素子は、支持体上または支持体中に配置され、前記第2電気泳動液を内包する複数のセルと、前記第1粒子,第2粒子及び第3粒子を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極を備えることを特徴とするものである。
本発明の構成例(第2の構成例)を図9に示す。図9は、本発明に係る表示素子の構成2を示す断面図である。
表示素子200は、表示可能な色相範囲の異なる三つの表示領域(第一の領域B1、第二の領域B2、第三の領域B3)から構成されている。
第一の領域B1は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した、第1粒子としてのa粒子と、可視領域の第1特定波長領域の光を吸収する特性を有しa粒子とは逆極性に帯電した、第2粒子としてのb粒子と、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有しb粒子と同極性に帯電した、第3粒子としてのc粒子と、前記b粒子が吸収する第1特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒213と、を内包する第1のセル210を有する。
第二の領域B2は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した、第1粒子としてのd粒子と、可視領域の第2特定波長領域の光を吸収する特性を有しd粒子とは逆極性に帯電した、第2粒子としてのe粒子と、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有しe粒子と同極性に帯電した、第3粒子としてのf粒子と、前記e粒子が吸収する第2特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒223と、を内包する第2のセル220を有する。
第三の領域B3は、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した、第1粒子としてのg粒子と、可視領域の第3特定波長領域の光を吸収する特性を有しg粒子とは逆極性に帯電した、第2粒子としてのh粒子と、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有しh粒子と同極性に帯電した、第3粒子としてのi粒子と、前記h粒子が吸収する第3特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒233と、を内包する第3のセル230を有する。
図9の構成例では、前記粒子a,d,gは第1の粒子としての白色負帯電粒子a,d,g、第2粒子のうち前記粒子bはイエロー色正帯電粒子b、前記粒子eはマゼンタ色正帯電粒子e、前記粒子hはシアン色正帯電粒子h、前記粒子c,f,iは第3の粒子としての白色正帯電粒子c,f,iであり、第一の領域B1には青色光を透過してそれ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(青色分散媒213)、第二の領域B2には緑色光を透過してそれ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(緑色分散媒223)、第三の領域B3には赤色光を透過してそれ以外の光は吸収する特性を有する分散媒(赤色分散媒233)がそれぞれ内包されている。
なお、図9の構成例では、第一の領域B1(第1のセル210)では白色負帯電粒子a,白色正帯電粒子cとイエロー色正帯電粒子bと青色分散媒213の組み合わせを用いた。また、第二の領域B2(第2のセル220)では白色負帯電粒子d,白色正帯電粒子fとマゼンタ色正帯電粒子eと緑色分散媒223の組み合わせを用いた。また、第三の領域B3(第3のセル230)では白色負帯電粒子g,白色正帯電粒子iとシアン色正帯電粒子hと赤色分散媒233の組み合わせを用いた。
また、これらの構成の色相に代えて、第一の領域B1(第1のセル210)では負帯電及び正帯電の白色粒子と青色粒子とイエロー色分散媒の組み合わせ、第二の領域B2(第2のセル220)では負帯電及び正帯電の白色粒子と緑色粒子とマゼンタ色分散媒の組み合わせ、第三の領域B3(第3のセル230)では負帯電及び正帯電の白色粒子と赤色粒子とシアン色分散媒の組み合わせを用いても、後述する図10に基づいた色相表示の原理により、図9の構成と同等の効果が得られる。
なお、本構成例で用いる第1粒子である白色粒子は、前述した第1の構成例のものと同じでよい。また、第3粒子である白色粒子は極性が異なるだけで前述した第1の構成例のものと同じでよい。また、着色粒子(前記イエロー色、マゼンタ色、赤色)である第2粒子も前述した第1の構成例のものと同じでよい。
また本構成例で用いる分散媒も前述した第1の構成例のものと同じでよい。
また、表示素子200を構成するための第1のセル210、第2のセル220、第3のセル230は、それぞれ隔壁により仕切って所定の空間を形成するものであり、カプセル形状のものも概念として含み、前述した第1の構成例における第1のセル10、第2のセル20、第3のセル30と同じものである。
このとき、支持体のセル210,220,230に面する側の主面(すなわち3つの領域B1,B2,B3の視野側)には、第1のセル210、第2のセル220、第3のセル230に共通する透明な共通電極4が設けられている。また、セル210,220,230を挟んで共通電極4(視野側)とは反対側には、セル210,220,230で区切られた空間ごとに対応して小さな表面積を有する第一電極と、大きな表面積を有する第二電極からなる個別電極が設けられている。図9では、第一の領域B1(第1のセル210)には小さな表面積を有する第一電極1Aと大きな表面積を有する第二電極1Bが配置され、第二の領域B2(第2のセル220)には小さな表面積を有する第一電極2Aと大きな表面積を有する第二電極2Bが配置され、第三の領域B3(第3のセル230)には小さな表面積を有する第一電極3Aと大きな表面積を有する第二電極3Bが配置されている。
表示素子200は、この構成において、各々の領域B1、B2,B3(セル210,220,230)において、第一電極と第二電極の電極電位により、それぞれ基本的な4つの状態を取ることができる。この4つの状態について、図10を用いて説明する。
図10は、図9の第一の領域B1(第1のセル210)において表示可能な色相を示すものである。
(a)第一の状態(図10(a))
まず、図10(a)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位を両方ともマイナス電位とした場合を示す。白色負帯電粒子aは負の電荷をもっているため第一電極1A、第二電極1Bと反発し共通電極4の近傍に移動する。一方、イエロー色正帯電粒子b及び白色正帯電粒子cは正電荷を持っているため、第一電極1A、第二電極1Bに引きよせられる。その結果、視野側(共通電極4側)からは、第一の領域B1は白色に見えるようになる。
(b)第二の状態(図10(b))
つぎに、図10(b)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位を両方ともプラス電位とした場合を示す。白色負帯電粒子aは負の電荷をもっているため第一電極1A、第二電極1Bに引きよせられる。一方、イエロー色正帯電粒子b及び白色正帯電粒子cは正電荷を持っているため、第一電極1A、第二電極1Bと反発し共通電極4の近傍に移動する。その結果、視野側(共通電極4側)からは、第一の領域B1はイエロー色に見えるようになる。このとき、イエロー色正帯電粒子bの反射を白色正帯電粒子cが補助するため、第1の構成例の場合(図2(b)の場合)よりも表示色の色純度が向上する。
(c)第三の状態(図10(c))
また、図10(c)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aをプラス電位、第二電極1Bをマイナス電位とした場合を示す。白色負帯電粒子aは負の電荷をもっているため第一電極1Aの近傍に移動し、イエロー色正帯電粒子b及び白色正帯電粒子cは正の電荷をもっているため第二電極1Bの近傍に移動し、白色負帯電粒子a、イエロー色正帯電粒子b、白色正帯電粒子cともに視野側と反対側に存在することになる。従って、視野側から入射した光は青色分散媒213で吸収された後に、白色負帯電粒子a、イエロー色正帯電粒子b及び白色正帯電粒子cに光があたることになる。白色負帯電粒子aはどの波長の光も散乱するため、青色分散媒13で吸収された光以外の波長の光である青色の光を散乱し、視野側からは白色負帯電粒子aは青色に見える。イエロー色正帯電粒子bは青色の光を吸収する特性を有しているため、イエロー色正帯電粒子bからは光は散乱せず、視野側からはイエロー色正帯電粒子bは黒色に見えるようになる。ここで、第二電極1Bの面積は第一電極1Aの面積に比べて相対的に大きいため、イエロー色正帯電粒子bに起因する色が支配的となり全体として視野側(共通電極4側)からは、第一の領域B1は黒色に近い色に見えるようになる。なお、イエロー色正帯電粒子bとともにある白色正帯電粒子cは視野側からは青色に見えるものであるが、イエロー色正帯電粒子bによる黒色を打ち消すほどのものではない。
(d)第四の状態(図10(d))
また、図10(d)では、共通電極4の電位をアース電位とし、第一電極1Aをマイナス電位、第二電極1Bをプラス電位とした場合を示す。白色負帯電粒子aは負の電荷をもっているため第二電極1Bの近傍に移動し、イエロー色正帯電粒子b及び白色正帯電粒子cは正の電荷をもっているため第一電極1Aの近傍に移動し、白色負帯電粒子a、イエロー色正帯電粒子b、白色正帯電粒子cともに視野側と反対側に存在することになる。従って、視野側から入射した光は青色分散媒13で吸収された後に、白色負帯電粒子a、イエロー色正帯電粒子b及び白色正帯電粒子cに光があたることになる。白色負帯電粒子aは前述の通り、視野側からは青色に見え、イエロー色正帯電粒子bは視野側からは黒色に見えるようになる。ここで、第二電極1Bの面積は第一電極1Aの面積に比べて相対的に大きいため、白色負帯電粒子aに起因する色が支配的となり全体として視野側(共通電極4側)からは、第一の領域B1は青色に近い色に見えるようになる。なお、イエロー色正帯電粒子bとともにある白色正帯電粒子cは視野側からは青色に見えるものであり、白色負帯電粒子aによる青色と同じ色相を有するので、同じ作用となる。
このように、第一の領域B1(第1のセル210)においては、共通電極4をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位状態を変えることにより、白色、イエロー色、黒色、青色の4つの基本的な色相をとることができる。また、同様の原理により、第二の領域B2(第2のセル220)においては、共通電極4をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位状態を変えることにより、白色、マゼンタ色、黒色、緑色の4つの基本的な色相をとることができる。また、第三の領域B3(第3のセル230)においては、共通電極4をアース電位とし、第一電極1Aと第二電極1Bの電位状態を変えることにより、白色、シアン色、黒色、赤色の4つの基本的な色相をとることができる。また、第3粒子(白色正帯電粒子)は、いずれの領域(セル)においても、第2粒子で表示される色相の色純度を第1の構成例のものよりも向上させつつ、その他の色相には悪影響を及ぼさない。
また、前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間に移行する過渡的な状態である中間状態として、そこで表示される色相を利用してもよい。
なお、小さな面積を有する第一電極1Aと大きな面積を有する第二電極1Bの面積の比は望ましくは1:2以上、さらに望ましくは1:5以上であることが望ましい。面積比が大きければ大きいほど白黒のコントラストが高くなる。
上記の構成により、従来技術では、一つの領域で表現できる基本的な色相が2〜3の色相しか表現できなかったため、表現可能な色相の異なる3つのセルを並置した場合には、表現できる色相範囲が限定されたが、本発明では、一つのセルに帯電極性の異なる3種類の粒子を内包する構成として、一つの領域で表現できる基本的な色相が4色あるため、表現可能な色相の異なる3つのセルを並置した場合において表現できる色相範囲を大幅に広げることができる。また、4つの色相の中に、白と黒の色相が第一〜第三の領域B1〜B3全てにあるため、明るい白地に黒の文字が表現でき、さらに白と黒の他に、各領域ともに2つの色相を持つため、白と黒以外には1つの色相しか持たない特開2009−9092号公報記載の技術(発明A;溶媒中に光学特性及び帯電特性が異なる三種類の分散粒子が分散した電気泳動液であって、第一の分散粒子は電荷がなく、第二の分散粒子は電荷が正の電気泳動粒子であり、第三の分散粒子は電荷が負の電気泳動粒子であることを特徴とする電気泳動液を用いた表示素子)と比べて、格段にカラーの色再現範囲を広げることができる。
[白色の正帯電電気泳動粒子の作製]
撹拌機を備えた反応容器にエタノール30部及び水3部からなる混合溶媒を入れた後、塩化アンモニウムを加えてpHを9.5に調整した。次に、3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン4部を加えて溶解させた後、酸化チタン2.5部を加えて10分間攪拌した。さらに、エタノール180部を加えて攪拌した後、遠心分離により固形分を回収し、1昼夜放置した。次に、70℃で4時間真空乾燥し、表面処理酸化チタンを得た。
撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器にトルエン2.5部を入れた後、2エチルヘキシルメタクリレート3部を加えて溶解させた。次に、表面処理酸化チタン2.5部及びアゾビスイソブチロニトリル0.03部を溶解させたトルエン0.01部を加え、窒素雰囲気下、70℃で7時間加熱攪拌した。さらに、遠心分離を繰り返すことにより固形分をテトラヒドロフランで洗浄した後、70℃で4時間真空乾燥し、平均粒径が400nmの白色の電気泳動粒子を得た。
白色の電気泳動粒子は、界面活性剤のSolsperse17000(アビシア社製)を添加したIsoparG、H、L(エクソンモービル社製)中で良好な分散性を示し、対向する電極の間に2kV/cmの電界を印加した場合に、正帯電の電気泳動粒子の挙動を示した。
[白色の負帯電電気泳動粒子の作製]
撹拌機を備えた反応容器にエタノール93部及び水7部からなる混合溶媒を入れた後、氷酢酸を加えてpHを4.5に調整した。次に、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル16部を加えて溶解させた後、酸化チタン100部を加えて10分間攪拌した。さらに、エタノール180部を加えて攪拌した後、遠心分離により固形分を回収し、1昼夜放置した。次に、70℃で4時間真空乾燥し、表面処理酸化チタンを得た。
撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器にトルエン70部を入れた後、メタクリル酸ラウリル50部を加えて溶解させた。次に、表面処理酸化チタン40部及びアゾビスイソブチロニトリル0.3部を溶解させたトルエン25部を加え、窒素雰囲気下、70℃で7時間加熱攪拌した。さらに、遠心分離を繰り返すことにより固形分をトルエンで洗浄した後、70℃で4時間真空乾燥し、平均粒径が400nmの白色の電気泳動粒子を得た。
白色の電気泳動粒子は、界面活性剤のSolsperse17000(アビシア社製)を添加したIsoparG、H、L(エクソンモービル社製)中で良好な分散性を示し、対向する電極の間に2kV/cmの電界を印加した場合に、負帯電の電気泳動粒子の挙動を示した。
[イエロー色の正帯電電気泳動粒子の作製]
攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器に水100部、モノアゾ顔料(PY−74)4部、37質量%塩酸0.1部及び4−ビニルアニリン0.1部を入れて攪拌した。次に、亜硝酸ナトリウム0.05部を水0.35部に溶解させた液を1時間程度で滴下した。さらに、65℃まで昇温して3時間攪拌した後、室温まで冷却して1昼夜攪拌した。次に、遠心分離により固形分を回収した後、固形分を水中に分散させた。さらに、遠心分離により固形分を回収し、1昼夜放置した後、40℃で4時間真空乾燥し、表面処理カーボンブラックを得た。
攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器に表面処理モノアゾ顔料50部、トルエン100部、メタクリル酸2−エチルヘキシル100部及びアゾビスイソブチロニトリル0.65部を入れて、攪拌した。次に、窒素雰囲気下、70℃で7時間加熱攪拌した後、室温まで冷却した。さらに、テトラヒドロフラン500部加えて攪拌した後、メタノール3000部を加えて再沈し、吸引ろ過することにより、固形分を回収した。次に、遠心分離を繰り返すことにより固形分をテトラヒドロフランで洗浄した後、70℃で4時間真空乾燥し、平均粒径が400nmのイエローの電気泳動粒子を得た。
イエローの電気泳動粒子は、Solsperse17000(アビシア社製)を添加したIsoparG、H、L(エクソンモービル社製)中で良好な分散性を示し、対向する電極の間に2kV/cmの電界を印加した場合に、正帯電の電気泳動粒子の挙動を示した。
[マゼンタ色の正帯電電気泳動粒子の作製]
攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器に水100部、キナクリドン顔料(PR−122)4部、37質量%塩酸0.1部及び4−ビニルアニリン0.1部を入れて攪拌した。次に、亜硝酸ナトリウム0.05部を水0.35部に溶解させた液を1時間程度で滴下した。さらに、65℃まで昇温して3時間攪拌した後、室温まで冷却して1昼夜攪拌した。次に、遠心分離により固形分を回収した後、固形分を水中に分散させた。さらに、遠心分離により固形分を回収し、1昼夜放置した後、40℃で4時間真空乾燥し、表面処理カーボンブラックを得た。
攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器に表面処理キナクリドン顔料50部、トルエン100部、メタクリル酸2−エチルヘキシル100部及びアゾビスイソブチロニトリル0.65部を入れて、攪拌した。次に、窒素雰囲気下、70℃で7時間加熱攪拌した後、室温まで冷却した。さらに、テトラヒドロフラン500部加えて攪拌した後、メタノール3000部を加えて再沈し、吸引ろ過することにより、固形分を回収した。次に、遠心分離を繰り返すことにより固形分をテトラヒドロフランで洗浄した後、70℃で4時間真空乾燥し、平均粒径が300nmのマゼンタの電気泳動粒子を得た。
マゼンタの電気泳動粒子は、Solsperse17000(アビシア社製)を添加したIsoparG、H、L(エクソンモービル社製)中で良好な分散性を示し、対向する電極の間に2kV/cmの電界を印加した場合に、正帯電の電気泳動粒子の挙動を示した。
[シアン色の正帯電電気泳動粒子の作製]
攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器に水100部、フタロシアニン顔料(FG−7351)4部、37質量%塩酸0.1部及び4−ビニルアニリン0.1部を入れて攪拌した。次に、亜硝酸ナトリウム0.05部を水0.35部に溶解させた液を1時間程度で滴下した。さらに、65℃まで昇温して3時間攪拌した後、室温まで冷却して1昼夜攪拌した。次に、遠心分離により固形分を回収した後、固形分を水中に分散させた。さらに、遠心分離により固形分を回収し、1昼夜放置した後、40℃で4時間真空乾燥し、表面処理カーボンブラックを得た。
攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器に表面処理フタロシアニン顔料50部、トルエン100部、メタクリル酸2−エチルヘキシル100部及びアゾビスイソブチロニトリル0.65部を入れて、攪拌した。次に、窒素雰囲気下、70℃で7時間加熱攪拌した後、室温まで冷却した。さらに、テトラヒドロフラン500部加えて攪拌した後、メタノール3000部を加えて再沈し、吸引ろ過することにより、固形分を回収した。次に、遠心分離を繰り返すことにより固形分をテトラヒドロフランで洗浄した後、70℃で4時間真空乾燥し、平均粒径が400nmのシアンの電気泳動粒子を得た。
シアンの電気泳動粒子は、Solsperse17000(アビシア社製)を添加したIsoparG、H、L(エクソンモービル社製)中で良好な分散性を示し、対向する電極の間に2kV/cmの電界を印加した場合に、正帯電の電気泳動粒子の挙動を示した。
(実施例1)
[第一の領域A1(第1のセル10)に用いる電気泳動液1の作製]
前記作製のイエロー色正帯電粒子および白色負帯電粒子を、SIGMA-ALDRICH社製のOil Blue Nを溶解させ青色に着色したIsoparG(商品名:エクソンモービル製、イソパラフィン系炭化水素)である青色分散媒13中に分散させた。なお、分散液中におけるイエロー色負帯電粒子の割合は5wt%,白色正帯電粒子の割合は30wt%とし、界面活性剤としてSolsperse17000を添加した。
(実施例2)
[第二の領域A2(第2のセル20)に用いる電気泳動液2の作製]
前記作製のマゼンタ色正帯電粒子および白色負帯電粒子をSIGMA-ALDRICH社製のSolvent Green 3を溶解させ緑色に着色したIsoparG(緑色分散媒23)中に分散させた。なお、分散液中におけるマゼンタ色正帯電粒子の割合は5wt%,白色負帯電粒子の割合は30wt%とし、界面活性剤としてSolsperse17000を添加した。
(実施例3)
[第三の領域A3(第3のセル30)に用いる電気泳動液3の作製]
前記作製のシアン色正帯電粒子および白色負帯電粒子をSIGMA-ALDRICH社製のSudan Red 7BおよびOil Red5B を溶解させ赤色に着色したIsoparG(赤色分散媒33)中に分散させた。なお、分散液中におけるシアン色正帯電粒子の割合は5wt%,白色負帯電粒子の割合は30wt%とし、界面活性剤としてSolsperse17000を添加した。
(実施例4)
[第一の領域B1(第1のセル210)に用いる電気泳動液4の作製]
前記作製のイエロー色正帯電粒子、白色負帯電粒子および白色正帯電粒子を、SIGMA-ALDRICH社製のOil Blue Nを溶解させ青色に着色したIsoparGである青色分散媒13中に分散させた。なお、分散液中におけるイエロー色正帯電粒子の割合は5wt%,白色負帯電粒子の割合は30wt%、白色正帯電粒子の割合は5wt%とし、界面活性剤としてSolsperse17000を添加した。
(実施例5)
[第二の領域B2(第2のセル220)に用いる電気泳動液5の作製]
前記作製のマゼンタ色正帯電粒子、白色負帯電粒子および白色正帯電粒子を、SIGMA-ALDRICH社製のSolvent Green 3を溶解させ緑色に着色したIsoparG(緑色分散媒23)中に分散させた。なお、分散液中におけるマゼンタ色正帯電粒子の割合は5wt%,白色負帯電粒子の割合は30wt%、白色正帯電粒子の割合は5wt%とし、界面活性剤としてSolsperse17000を添加した。
(実施例6)
[第三の領域B3(第3のセル230)に用いる電気泳動液6の作製]
前記作製のシアン色正帯電粒子、白色負帯電粒子および白色正帯電粒子を、SIGMA-ALDRICH社製のSudan Red 7BおよびOil Red5B を溶解させ赤色に着色したIsoparG(赤色分散媒33)中に分散させた。なお、分散液中におけるシアン色正帯電粒子の割合は5wt%,白色負帯電粒子の割合は30wt%、白色正帯電粒子の割合は5wt%とし、界面活性剤としてSolsperse17000を添加した。
(実施例7)
[多色表示の電気泳動表示素子100の作製]
PETフィルム上に小さな面積を有する第一電極1A,2A,3A、及び大きな面積を有する第二電極1B,2B,3Bを形成する。第一電極1A,2A,3Aの巾は10μm、第二電極1B,2B,3Bの巾は90μm、第一電極と第二電極の間(第一電極1Aと第二電極1Bの間、第一電極2Aと第二電極2Bの間、第一電極3Aと第二電極3Bの間)の距離を10μmと設定した。この第一電極と第二電極を120μmピッチで30列配置した。
つぎに、この電極上にウレタン樹脂を5μm厚みで塗布し、更にフォトレジストで分散液を注入するセル10,20,30を形成する。フォトレジストはSU−8(日本化薬マイクロ社製)を用い、セル隔壁の厚みを10μm、セル隔壁の高さを50μmで形成した。またセルピッチは120μmとし、一つのセルの下部に、図1で示した様に、第一電極1A,2A,3Aと第二電極1B,2B,3Bが位置するように配置し、30個のセルを形成した。
形成した30個のセル中に、最も左に位置するセルから順番に、実施例1で作製した電気泳動液1、実施例2で作製した電気泳動液2、実施例3で作製した電気泳動液3を順次、マイクロディスペンサーを用いて充填した。残りのセルも上記の順番に順次、充填した。
次に、電気泳動液の乾燥を防ぐため、液上に封止膜を形成する。封止膜は、電気泳動液と相溶しないゼラチン樹脂を用い、更に電気泳動液との表面張力を小さくするため、ポリオキシエチレン系の界面活性剤を添加した。ゼラチン樹脂を40℃程度に加熱した状態で、スリットコーターを用いて電気泳動液上に塗布を行い、ゼラチンを乾燥させて封止膜を形成する。次に、封止膜上に接着剤を塗布し、透明導電膜ITO(共通電極4)が形成されたPETフィルムを接着することにより多色表示の電気泳動表示素子100を作製した。
(実施例8)
[多色表示の電気泳動表示素子200の作製]
実施例7において、電気泳動液1〜3に代えて、30個のセル中に、最も左に位置するセルから順番に、実施例4で作製した電気泳動液4、実施例5で作製した電気泳動液5、実施例6で作製した電気泳動液6を順次、マイクロディスペンサーを用いて充填した。残りのセルも上記の順番に順次、充填し、それ以外は実施例7と同じ条件として、多色表示の電気泳動表示素子200を作製した。
本実施例の表示素子200で各色を表示させたところ、実施例7の表示素子100よりも表示色の色純度が向上していることが確認された。
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
1A,2A,3A 第一電極
1B,2B,3B 第二電極
4 共通電極
10,20,30,210,220,230 セル
13,213 青色分散媒
23,223 緑色分散媒
33,233 赤色分散媒
100,200 表示素子
A,C,E 白色粒子
A1,B1 第一の領域
A2,B2 第二の領域
A3,B3 第三の領域
B イエロー色粒子
D マゼンタ色粒子
F シアン色粒子
a,d,g 白色負帯電粒子
b イエロー色正帯電粒子
c,f,i 白色正帯電粒子
e マゼンタ色正帯電粒子
h シアン色正帯電粒子
特表2002−511607号公報 特開2001−290444号公報 特開2007−310182号公報 特開2004−20818号公報

Claims (18)

  1. 可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子と、可視領域の特定波長領域の光を吸収し且つ前記特定波長領域以外の光を散乱する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子が、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒中に分散されてなることを特徴とする電気泳動液。
  2. 可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し正または負に帯電した第1粒子と、可視光領域の特定波長領域の光を吸収する特性を有し前記第1粒子とは逆極性に帯電した第2粒子と、可視領域全体にわたり光を散乱する特性を有し第2粒子と同極性に帯電した第3粒子が、前記第2粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒中に分散されてなることを特徴とする電気泳動液。
  3. 支持体上または支持体中に配置され、請求項1に記載の電気泳動液を内包する複数のセルと、
    前記第1粒子及び第2粒子を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極と、
    を備えることを特徴とする表示素子。
  4. 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記複数のセルの共通の電極となる透明な共通電極と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、
    前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極と、相対的に大きな表面積を有する第二電極の2種類の電極からなることを特徴とする請求項3に記載の表示素子。
  5. 前記対向電極に電圧または電流を印加して、前記第1粒子が前記第2粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第一の状態、前記第2粒子が前記第1粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態、前記第1粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第2粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態、前記第2粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第1粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、それぞれ異なる色相を表示することを特徴とする請求項4に記載の表示素子。
  6. 前記セルは、前記第1粒子としてのA粒子と、可視領域の第1特定波長領域の光を吸収し且つ前記第1特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しA粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのB粒子と、前記B粒子が吸収する第1特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第1のセルと、
    前記第1粒子としてのC粒子と、可視領域の第2特定波長領域の光を吸収し且つ前記第2特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しC粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのD粒子と、前記D粒子が吸収する第2特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第2のセルと、
    前記第1粒子としてのE粒子と、可視領域の第3特定波長領域の光を吸収し且つ前記第3特定波長領域以外の光を散乱する特性を有しE粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのF粒子と、前記F粒子が吸収する第3特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第3のセルと、の3種類のセルからなることを特徴とする請求項3に記載の表示素子。
  7. 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記3種類のセルの共通の電極となる透明な共通電極と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、
    前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極と、相対的に大きな表面積を有する第二電極の2種類の電極からなることを特徴とする請求項6に記載の表示素子。
  8. 前記第1のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、A粒子がB粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第一の状態、B粒子がA粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態、A粒子が前記第一電極に近い位置に存在しB粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態、B粒子が前記第一電極に近い位置に存在しA粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、
    前記第2のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、C粒子がD粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第五の状態、D粒子がC粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第六の状態、C粒子が前記第一電極に近い位置に存在しD粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第七の状態、D粒子が前記第一電極に近い位置に存在しC粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第八の状態、あるいは前記第五の状態から第八の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、
    前記第3のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、E粒子がF粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第九の状態、F粒子がE粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第十の状態、E粒子が前記第一電極に近い位置に存在しF粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十一の状態、F粒子が前記第一電極に近い位置に存在しE粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十二の状態、あるいは前記第九の状態から第十二の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、
    前記3種類のセルそれぞれにおける4の状態およびその中間状態のいずれかの3つの状態の組み合わせにより表示素子の色相が決定されることを特徴とする請求項7に記載の表示素子。
  9. 支持体上または支持体中に配置され、請求項2に記載の電気泳動液を内包する複数のセルと、
    前記第1粒子、第2粒子及び第3粒子を前記セル内で移動させるために電圧または電流が印加される対向電極と、
    を備えることを特徴とする表示素子。
  10. 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記複数のセルの共通の電極となる透明な共通電極と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、
    前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極と、相対的に大きな表面積を有する第二電極の2種類の電極からなることを特徴とする請求項9に記載の表示素子。
  11. 前記対向電極に電圧または電流を印加して、前記第1粒子が前記第2粒子及び第3粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第一の状態、前記第2粒子及び第3粒子が前記第1粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態、前記第1粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第2粒子及び第3粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態、前記第2粒子及び第3粒子が前記第一電極に近い位置に存在し前記第1粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、それぞれ異なる色相を表示することを特徴とする請求項10に記載の表示素子。
  12. 前記セルは、前記第1粒子としてのa粒子と、可視領域の第1特定波長領域の光を吸収する特性を有しa粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのb粒子と、前記第3粒子としてのc粒子と、前記b粒子が吸収する第1特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第1のセルと、
    前記第1粒子としてのd粒子と、可視領域の第2特定波長領域の光を吸収する特性を有しd粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのe粒子と、前記第3粒子としてのf粒子と、前記e粒子が吸収する第2特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第2のセルと、
    前記第1粒子としてのg粒子と、可視領域の第3特定波長領域の光を吸収する特性を有しg粒子とは逆極性に帯電した前記第2粒子としてのh粒子と、前記第3粒子としてのi粒子と、前記h粒子が吸収する第3特定波長領域の光を透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する分散媒と、を内包する第3のセルと、の3種類のセルからなることを特徴とする請求項9に記載の表示素子。
  13. 前記対向電極は、前記支持体の視野側に配置され、前記3種類のセルの共通の電極となる透明な共通電極と、前記セルを挟んで共通電極とは反対側であって、該セルごとに設けられた複数の個別電極と、で構成され、
    前記個別電極は、相対的に小さな表面積を有する第一電極と、相対的に大きな表面積を有する第二電極の2種類の電極からなることを特徴とする請求項12に記載の表示素子。
  14. 前記第1のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、a粒子がb粒子及びc粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第一の状態、b粒子及びc粒子がa粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第二の状態、a粒子が前記第一電極に近い位置に存在しb粒子及びc粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第三の状態、b粒子及びc粒子が前記第一電極に近い位置に存在しa粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第四の状態、あるいは前記第一の状態から第四の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、
    前記第2のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、d粒子がe粒子及びf粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第五の状態、e粒子及びf粒子がd粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第六の状態、d粒子が前記第一電極に近い位置に存在しe粒子及びf粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第七の状態、e粒子及びf粒子が前記第一電極に近い位置に存在しd粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第八の状態、あるいは前記第五の状態から第八の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態とし、
    前記第3のセルについて対向電極に電圧または電流を印加して、g粒子がh粒子及びi粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第九の状態、h粒子及びi粒子がg粒子に比べて前記共通電極に近い位置に存在する第十の状態、g粒子が前記第一電極に近い位置に存在しh粒子及びi粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十一の状態、h粒子及びi粒子が前記第一電極に近い位置に存在しg粒子が前記第二電極に近い位置に存在する第十二の状態、あるいは前記第九の状態から第十二の状態までの4つの状態相互間の中間状態のいずれかの状態として、
    前記3種類のセルそれぞれにおける4の状態およびその中間状態のいずれかの3つの状態の組み合わせにより表示素子の色相が決定されることを特徴とする請求項13に記載の表示素子。
  15. 前記分散媒は、分散媒用液体、および特定波長領域を吸収しそれ以外の光は透過する染料で構成されていることを特徴とする請求項3〜14のいずれかに記載の表示素子。
  16. 前記分散媒は、分散媒用液体、および特定波長領域を吸収しそれ以外の光は透過する中性もしくは弱帯電の粒子で構成されていることを特徴とする請求項3〜14のいずれかに記載の表示素子。
  17. 前記第2粒子の有する色相と分散媒の有する色相との組み合わせが、イエロー色と青色、マゼンタ色と緑色、シアン色と赤色のいずれかであることを特徴とする請求項3〜16のいずれかに記載の表示素子。
  18. 前記第2粒子の有する色相と分散媒の有する色相との組み合わせが、青色とイエロー色、緑色とマゼンタ色、赤色とシアン色のいずれかであることを特徴とする請求項3〜16のいずれかに記載の表示素子。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011180536A (ja) * 2010-03-03 2011-09-15 Seiko Epson Corp 表示シート、表示装置および電子機器
JP2012048227A (ja) * 2010-07-30 2012-03-08 Ricoh Co Ltd 画像表示素子、および画像表示装置
JP2012063622A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Seiko Epson Corp 電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法および電子機器
KR20130003134A (ko) * 2011-06-30 2013-01-09 삼성디스플레이 주식회사 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법
JP2014010339A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sony Corp 電気泳動素子および表示装置
US8976162B2 (en) 2011-03-02 2015-03-10 Seiko Epson Corporation Electrophoretic display device, driving method of the same, and electronic apparatus
WO2015127045A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 E Ink California, Llc Color display device
US9459510B2 (en) 2013-05-17 2016-10-04 E Ink California, Llc Color display device with color filters
WO2016196564A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 E Ink California, Llc Color display device and driving methods therefor
JP2017507362A (ja) * 2014-02-24 2017-03-16 イー インク カリフォルニア, エルエルシー 電気泳動ディスプレイ
US9759980B2 (en) 2013-04-18 2017-09-12 Eink California, Llc Color display device
KR101792645B1 (ko) * 2011-04-08 2017-11-20 엘지디스플레이 주식회사 전기영동 표시장치와 이의 구동방법
JP2018185546A (ja) * 2013-04-18 2018-11-22 イー・インク・カリフォルニア・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーE Ink California,Llc カラーディスプレイ装置
CN111929960A (zh) * 2015-10-06 2020-11-13 伊英克公司 改善的低温电泳介质

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011237770A (ja) 2010-04-12 2011-11-24 Seiko Epson Corp 電気泳動表示装置およびその駆動方法、電子機器
JP2011237771A (ja) * 2010-04-12 2011-11-24 Seiko Epson Corp 電気泳動表示装置および電子機器
KR101746647B1 (ko) * 2010-12-15 2017-06-14 한국전자통신연구원 표시 소자의 동작 방법
US9013783B2 (en) 2011-06-02 2015-04-21 E Ink California, Llc Color electrophoretic display
KR20130072628A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 한국전자통신연구원 컬러 전자종이 디스플레이 및 그 제조 방법
JP5966526B2 (ja) 2012-03-30 2016-08-10 株式会社リコー エレクトロクロミック表示装置の製造方法
JP5880295B2 (ja) * 2012-06-05 2016-03-08 ソニー株式会社 電気泳動素子の製造方法
US11017705B2 (en) 2012-10-02 2021-05-25 E Ink California, Llc Color display device including multiple pixels for driving three-particle electrophoretic media
US9360733B2 (en) 2012-10-02 2016-06-07 E Ink California, Llc Color display device
JP6036427B2 (ja) 2013-03-15 2016-11-30 株式会社リコー エレクトロクロミック表示素子
PL2997568T3 (pl) 2013-05-17 2019-07-31 E Ink California, Llc Urządzenie kolorowego wyświetlacza
US9383623B2 (en) 2013-05-17 2016-07-05 E Ink California, Llc Color display device
TWI534520B (zh) 2013-10-11 2016-05-21 電子墨水加利福尼亞有限責任公司 彩色顯示裝置
ES2793903T3 (es) 2014-01-14 2020-11-17 E Ink California Llc Procedimiento de accionamiento de una capa de visualización en color
JP6610023B2 (ja) 2014-07-01 2019-11-27 株式会社リコー エレクトロクロミック表示装置
US10891906B2 (en) 2014-07-09 2021-01-12 E Ink California, Llc Color display device and driving methods therefor
US9922603B2 (en) 2014-07-09 2018-03-20 E Ink California, Llc Color display device and driving methods therefor
CN106575067B (zh) 2014-07-09 2019-11-19 伊英克加利福尼亚有限责任公司 彩色显示装置
US10380955B2 (en) 2014-07-09 2019-08-13 E Ink California, Llc Color display device and driving methods therefor
US10147366B2 (en) 2014-11-17 2018-12-04 E Ink California, Llc Methods for driving four particle electrophoretic display
US11353693B2 (en) * 2017-02-06 2022-06-07 Paul Atkinson Polymorphic electro-optic displays
CN107193170B (zh) * 2017-07-19 2020-09-01 昆山龙腾光电股份有限公司 显示装置及彩色显示方法
JP6972334B2 (ja) 2017-11-14 2021-11-24 イー インク カリフォルニア, エルエルシー 多孔性伝導電極層を含む電気泳動活性分子送達システム
US11079651B2 (en) * 2017-12-15 2021-08-03 E Ink Corporation Multi-color electro-optic media
CN110147021A (zh) * 2019-07-05 2019-08-20 无锡威峰科技股份有限公司 电泳液、图像显示设备和图像显示驱动方法
CN114270254B (zh) 2019-08-26 2025-07-25 伊英克公司 包含识别标记的电光装置
JP7438346B2 (ja) 2019-11-27 2024-02-26 イー インク コーポレイション 電気浸食シール層を有するマイクロセルを備えている有益剤送達システム
EP4578003A1 (en) * 2022-08-25 2025-07-02 E Ink Corporation Transitional driving modes for impulse balancing when switching between global color mode and direct update mode for electrophoretic displays

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001290444A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 Seiko Epson Corp 電気光学装置、及び該電気光学装置を搭載した電子機器
JP2002511607A (ja) * 1998-04-10 2002-04-16 イー−インク コーポレイション 多色サブピクセルフルカラー反射ディスプレイ
JP2005003964A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Fuji Xerox Co Ltd 画像表示媒体、画像表示装置、及び画像表示方法
JP2008158067A (ja) * 2006-12-21 2008-07-10 Fuji Xerox Co Ltd 表示媒体、表示装置および表示方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7075502B1 (en) 1998-04-10 2006-07-11 E Ink Corporation Full color reflective display with multichromatic sub-pixels
JP2001083912A (ja) 1999-07-14 2001-03-30 Sony Corp 表示装置
US7436387B2 (en) 2000-04-06 2008-10-14 Seiko Epson Corporation Electrooptical device utilizing electrophoresis
WO2003071348A1 (en) * 2002-02-19 2003-08-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrophoretic display device
JP4416380B2 (ja) 2002-06-14 2010-02-17 キヤノン株式会社 電気泳動表示装置およびその駆動方法
JP4816245B2 (ja) 2006-05-19 2011-11-16 株式会社日立製作所 電気泳動表示装置
JP4847838B2 (ja) 2006-10-13 2011-12-28 株式会社日立国際電気 送信機
JP4959370B2 (ja) 2007-02-26 2012-06-20 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 静電容量変化検出回路及び半導体装置
JP5218959B2 (ja) 2007-06-01 2013-06-26 株式会社リコー 電気泳動表示装置、表示方法、電気泳動表示素子の製造方法、及び電気泳動表示装置の製造方法
US20090034055A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Gibson Gary A Plasmon-based color tunable devices
JP2009065606A (ja) 2007-09-10 2009-03-26 Yamaha Corp 振動トランスデューサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002511607A (ja) * 1998-04-10 2002-04-16 イー−インク コーポレイション 多色サブピクセルフルカラー反射ディスプレイ
JP2001290444A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 Seiko Epson Corp 電気光学装置、及び該電気光学装置を搭載した電子機器
JP2005003964A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Fuji Xerox Co Ltd 画像表示媒体、画像表示装置、及び画像表示方法
JP2008158067A (ja) * 2006-12-21 2008-07-10 Fuji Xerox Co Ltd 表示媒体、表示装置および表示方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011180536A (ja) * 2010-03-03 2011-09-15 Seiko Epson Corp 表示シート、表示装置および電子機器
JP2012048227A (ja) * 2010-07-30 2012-03-08 Ricoh Co Ltd 画像表示素子、および画像表示装置
JP2012063622A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Seiko Epson Corp 電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法および電子機器
US8976162B2 (en) 2011-03-02 2015-03-10 Seiko Epson Corporation Electrophoretic display device, driving method of the same, and electronic apparatus
KR101792645B1 (ko) * 2011-04-08 2017-11-20 엘지디스플레이 주식회사 전기영동 표시장치와 이의 구동방법
KR20130003134A (ko) * 2011-06-30 2013-01-09 삼성디스플레이 주식회사 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR101865803B1 (ko) * 2011-06-30 2018-06-11 삼성디스플레이 주식회사 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법
JP2014010339A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sony Corp 電気泳動素子および表示装置
US9759980B2 (en) 2013-04-18 2017-09-12 Eink California, Llc Color display device
JP2018185546A (ja) * 2013-04-18 2018-11-22 イー・インク・カリフォルニア・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーE Ink California,Llc カラーディスプレイ装置
CN109031845B (zh) * 2013-04-18 2021-09-10 伊英克加利福尼亚有限责任公司 彩色显示设备
US9459510B2 (en) 2013-05-17 2016-10-04 E Ink California, Llc Color display device with color filters
WO2015127045A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 E Ink California, Llc Color display device
JP2017507362A (ja) * 2014-02-24 2017-03-16 イー インク カリフォルニア, エルエルシー 電気泳動ディスプレイ
WO2016196564A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 E Ink California, Llc Color display device and driving methods therefor
CN111929960A (zh) * 2015-10-06 2020-11-13 伊英克公司 改善的低温电泳介质
CN111929960B (zh) * 2015-10-06 2024-04-23 伊英克公司 改善的低温电泳介质

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