JP4048722B2

JP4048722B2 - 電気泳動表示装置

Info

Publication number: JP4048722B2
Application number: JP2001070372A
Authority: JP
Inventors: 剛帯川; 誠片瀬; 悟志木下; 正光上原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP2002268098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気泳動表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非発光型の表示デバイスとして電気泳動現象を利用した電気泳動表示装置が知られている。電気泳動現象とは、液体中（分散媒）に微粒子を分散させた分散液に電界を印加したときに、分散によって自然に帯電した粒子（電気泳動粒子）がクーロン力により泳動する現象である。
【０００３】
電気泳動表示装置の基本的な構造では、一方の電極と他方の電極とを所定の間隔で対向させ、その間に分散液を封入している。この両電極間に電位差を与えると、電気泳動粒子が電界の方向によってどちらか一方の電極に引きつけられる。そのため、この構造で、分散媒を染料で染色するとともに電気泳動粒子を顔料粒子で構成すれば、透明基板と透明電極が配置されている観察面から、電気泳動粒子の色または染料の色が見える。
【０００４】
したがって、この構成の電気泳動表示装置においては、電極を各画素に対応させたパターンで形成して、各画素電極に印加する電圧を制御することにより、画像を表示することができる。
このような電気泳動表示装置の分散媒としては、例えば、ＮＯＫ（株）の技術者による論文「マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレィ」（Japan Hardcopy '99論文集237 〜240 頁）等において、ドデシルベンゼンを使用することが記載されている。なお、この論文には、分散液を、電極間に直接封入するのではなく、マイクロカプセル内に入れた状態で配置することが記載されている。
【０００５】
一方、特公昭４９−３２０３８号公報には、分散液を画素毎に区分するセルを電極間に設け、各セルの内部でのみ電気泳動粒子の移動を許容するようにした電気泳動表示装置が開示されている。このセルを設けることにより、電気泳動表示装置の画像の解像度を高くすることができ、カラー化に容易に対応できるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気泳動表示装置の分散媒としてドデシルベンゼンを使用した場合には、信頼性や応答スピードの点で改善の余地がある。信頼性については、分散液の封入に使用するシール剤や封止剤がドデシルベンゼンで腐食されて、分散液の密封が不完全となる恐れがある。
【０００７】
本発明の課題は、分散媒を特定することにより、電気泳動表示装置の信頼性および応答スピードを改善することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、電極間の領域を画素毎にセルで区分し、各セル内に、分散媒に電気泳動粒子を分散させた分散液を充填することにより、各セルの内部でのみ電気泳動粒子の移動を許容するように構成され、３個の隣接するセルを一組として、各組の３つのセルに、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応させた分散液が充填されている電気泳動表示装置において、前記分散媒中に、構造式中に環を二つ以上含む有機化合物が含まれていることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。
【０００９】
前記有機化合物は、下記の（１）〜（４）のいずれかの構造式で表される一つまたは二つ以上の混合物であり、前記有機化合物の分散媒中の含有率は３０重量％以上であることが好ましい。この含有率は８０重量％以上であることがより好ましい。更に好ましくは、分散媒として、下記の（１）〜（４）のいずれかの構造式で表される一つまたは二つ以上の混合物のみからなるものを使用する。
【００１０】
【化２】

【００１１】
式中、Ａ１〜Ａ６は、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ジオキサン環、ピリミジン環、フラン環、テトラヒドロフラン環、ジチアン環、ピペリジン環、ピレラジン環、モーホリン環、シクロペンタン環、シクロブタン環、ピリジン環、チオフェン環、ピロール環、またはシクロヘキセン環であり、
Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ３，Ｚは、１個または複数個の置換基（水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、アルコキシメチレン基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基、スルホン酸基、チオアルキル基、モノ、ジ、またはトリアルキルアミノ基）を示し、
Ｂ１〜Ｂ４は、なし（環同士の単結合）か、ＣＯＯ、ＯＣＯ、ＣＨ＝Ｎ、Ｎ＝ＣＨ、ＣＨ＝ＣＨ、（ＣＨ₂)_n Ｏ、Ｏ（ＣＨ₂)_n 、（ＣＨ₂)_n 、Ｏ（ＣＨ₂)_n Ｏ、ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ、ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ、Ｏ、ＣＯ、ＮＨＣＯ、ＣＯＮＨ、Ｎ＝Ｎ、Ｎ₂ Ｏ、Ｃ≡Ｃ、ＳＯ、ＳＯ₂ 、またはＮＨを示し（ｎは１〜１０の整数）、
Ｃ１，Ｃ２は、ナフタレン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インデン、キノリン、クマリン、アズレン、フルオレン、ジヒドロフェナントレンを示す。
【００１２】
（１）〜（４）の構造式の具体例としては、下記の（５）〜（３２）が挙げられる。
【００１３】
【化３】

【００１４】
【化４】

【００１５】
【化５】

【００１６】
【化６】

【００１７】
【化７】

【００１８】
上記構造式において、Ｒ1 〜Ｒ33およびＸ，Ｙは以下の通りである。
Ｒ1 〜Ｒ33：アルキル基、アルコキシ基、アルコキシメチレン基、ハロゲン元素、水素、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシカルボニル基、トリフルオロメチル基、カルボキシ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、スルホン酸基、チオアルキル基、トリフルオロメトキシ基、アシル基、アシルオキシ基、ホルミル基、
Ｘ，Ｙ：なし（環同士の単結合）、ＣＯＯ、ＯＣＯ、ＣＨ＝Ｎ、Ｎ＝ＣＨ、ＣＨ＝ＣＨ、（ＣＨ₂)_n Ｏ、Ｏ（ＣＨ₂)_n 、（ＣＨ₂)_n 、Ｏ（ＣＨ₂)_n Ｏ、ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ、ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ、Ｏ、ＣＯ、ＮＨＣＯ、ＣＯＮＨ、Ｎ＝Ｎ、Ｎ₂ Ｏ、Ｃ≡Ｃ、ＳＯ、ＳＯ₂ 、ＮＨ。なお、ｎは１〜１０の整数。
【００１９】
これらの有機化合物のうち、光学的異方性の小さいものを使用することが好ましい。分散媒として光学的異方性の大きな有機化合物を使用すると、分子の配向に依存した散乱や複屈折や旋光性が生じ易いため、光の均一性を低下させる要因となる。光学的異方性の小さいもの、特に、光学的に等方性であるものを使用することにより、電気泳動表示装置の各画素から生じる光の均一性を良好にすることができ、視野角を広くすることができる。
【００２０】
前記（１）〜（４）のいずれかの構造式で表される有機化合物であって、光学的異方性の小さいものとしては、シクロヘキシルシクロヘキサン系、フェニルシクロヘキサン系、フェニルエチルシクロヘキサン系、フェニルシクロヘキサンカルボキシラート系、４−フェニル−１，３−ジオキサン系、２−フェニルエチル−１，３−ジオキサン系等が挙げられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
この実施形態の電気泳動表示装置は、電気泳動表示パネルと周辺回路とを備えているが、本発明の特徴は電気泳動表示パネルを構成する分散液にあるため、周辺回路についての説明は省略する。図１および２を用いてこの実施形態の電気泳動表示パネルを説明する。
【００２２】
この表示パネルＡは、素子基板１００と、これに対向配置された対向基板２００と、両基板の間に配置されたセル部１１とを備えている。図１は、対向基板２００を外して上側に持ち上げた状態を示す斜視図であり、図２は部分断面図である。
対向基板２００の素子基板１００との対向面には共通電極２０１が形成され、その上に封止層２０２が形成されている。対向基板２００、共通電極２０１、および封止層２０２は全て透明であり、この対向基板２００側が表示パネルＡの表面（観察面）となっている。
【００２３】
素子基板１００の対向基板２００との対向面の中央部（表示領域１００Ａ）には、画素電極１０４、走査線、データ線１０２、およびスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタが形成されている。表示領域１００Ａの外側の周辺領域１００Ｂには、走査線駆動回路、データ線駆動回路１４０、および外部接続電極が形成されている。
【００２４】
また、表示領域１００Ａの上に、隔壁１１０が一定高さで格子状に組まれた形状のセル部１１が形成されている。このセル部１１は、例えば、素子基板１００上への感光性ポリイミド前駆体からなる塗膜の形成工程、セルパターンに対応させたマスクを介した紫外線照射工程、および現像工程を、順次行うことによって形成される。
【００２５】
このセル部１１の隔壁１１０で囲われた部分が、電極間（共通電極２０１と画素電極１０４との間）の領域を画素毎に区分するセル１１Ｃとなっている。全てのセル１１Ｃ内に、分散媒２に電気泳動粒子３を分散させた分散液１が充填されている。分散媒２には必要に応じて界面活性剤等の添加剤が添加されている。
ここで、この表示パネルＡはフルカラー表示体であるため、３個の隣接するセル１１Ｃを一組とし、各組の３つのセル１１Ｃに、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応させた分散液を充填している。各色用の分散液では、表示色と同じ色の電気泳動粒子を用い、表示色を吸収する色（例えば補色）となるように分散媒を染色してある。
【００２６】
具体的に、Ｒ用の分散液では、電気泳動粒子３として赤色粒子（例えば酸化鉄粒子）を用い、分散媒をシアン色の染料で染色する。Ｇ用の分散液では、電気泳動粒子３として緑色粒子（例えばコバルトグリーンの顔料粒子）を用い、分散媒をマゼンダ色の染料で染色する。Ｂ用の分散液では、電気泳動粒子３として青色粒子（例えばコバルトブルーの顔料粒子）を用い、分散媒をイエロー色の染料で染色する。
【００２７】
これにより、電気泳動粒子３が表面（観察面）側の電極（共通電極２０１）に引き付けられているときには、対向基板２００を透過して分散液１に入射された光は電気泳動粒子３で反射するため、表示色に対応する波長の光が放射されて、観察面から表示色が見える。電気泳動粒子３が素子基板１００側の電極（画素電極１０４）に引き付けられているときには、対向基板２００を透過して分散液１に入射された光は電気泳動粒子３で反射するが、この反射光（表示色に対応する波長の光）が分散媒によって吸収されるため、観察面から表示色は見えない。
【００２８】
ここで、分散液１に印加する電界強度によって、電気泳動粒子３の両電極間での位置および分布状態を制御することができる。そのため、各色のセル毎に分散液１に印加する電界強度を制御して、各色のセルでの電気泳動粒子３の位置および分布状態を制御することにより、各組のカラー画素を所望の色に調整できるため、この表示パネルＡによってフルカラーによる画像が表示できる。
【００２９】
また、この実施形態では、分散媒２として、下記の表１〜７に示す実施例１〜１９の組成のものを使用する。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
【表４】

【００３４】
【表５】

【００３５】
【表６】

【００３６】
【表７】

【００３７】
これらの組成の分散媒は、ドデシルベンゼン等の環を一つしか含まない構造式の有機化合物のみからなる分散媒と比較して、低粘度でありながら蒸発し難く、封止材に染み込み難い。そのため、ドデシルベンゼンのみからなる分散媒を使用した場合よりも、電気泳動表示装置の信頼性および応答スピードが高くなる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電気泳動表示装置の信頼性および応答スピードを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に相当する電気泳動表示装置を構成する電気泳動表示パネルを示す斜視図であって、対向基板を外して上側に持ち上げた状態を示す。
【図２】図１の電気泳動表示パネルの部分断面図である。
【符号の説明】
１分散液
２分散媒
３電気泳動粒子
１１セル部
１１Ｃセル
１００素子基板
１００Ａ表示領域
１００Ｂ周辺領域
１０２データ線
１０４画素電極
１１０隔壁
１４０データ線駆動回路
２００対向基板
２０１共通電極
２０２封止層
Ａ表示パネル

Claims

電気泳動表示装置であって、分散媒中に分散された電気泳動粒子を含んだ分散液を有し、前記分散媒は少なくとも一つの有機化合物を含み、前記有機化合物は次の式のどれかで定義される（但し、フェニルシクロヘキサン系材料、ビフェニルシクロヘキサン系材料、アルキルナフタレン誘導体、アルキルビフェニル誘導体、ジイソプロピルナフタレン、デカヒドロナフタレン、ジフェニルエーテル、安息香酸ベンジル、燐酸オクチルジフェニル、フタル酸ジシクロヘキシル、を除く）

式中、Ａ１〜Ａ６は、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ジオキサン環、ピリミジン環、フラン環、テトラヒドロフラン環、ジチアン環、ピペリジン環、ピレラジン環、モーホリン環、シクロペンタン環、シクロブタン環、ピリジン環、チオフェン環、ピロール環、またはシクロヘキセン環であり、
Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ３，Ｚは、１個または複数個の置換基（水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、アルコキシメチレン基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基、スルホン酸基、チオアルキル基、モノ、ジ、またはトリアルキルアミノ基）を示し(但し、ヨウ素を除く)、
Ｂ１〜Ｂ４は、なし（環同士の単結合）か、ＣＯＯ、ＯＣＯ、ＣＨ＝Ｎ、Ｎ＝ＣＨ、ＣＨ＝ＣＨ、（ＣＨ₂)_n Ｏ、Ｏ（ＣＨ₂)_n 、（ＣＨ₂)_n 、Ｏ（ＣＨ₂)_n Ｏ、ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ、ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ、Ｏ、ＣＯ、ＮＨＣＯ、ＣＯＮＨ、Ｎ＝Ｎ、Ｎ₂ Ｏ、Ｃ≡Ｃ、ＳＯ、ＳＯ₂ 、またはＮＨを示し（ｎは１〜１０の整数）、
Ｃ１，Ｃ２は、ナフタレン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インデン、キノリン、クマリン、アズレン、フルオレン、またはジヒドロフェナントレンを示す、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
前記有機化合物は前記分散媒の少なくとも３０体積％以上であり、前記電気泳動表示装置は、少なくとも二つの電極が電極間に前記分散液を含有可能なスペースを持つように配置されており、前記スペースは画素単位を表すセルに分割され、前記電気泳動粒子の移動は入れられている特定の前記セル内に制限され、隣接する３つの前記セルが一つのグループをなし、前記グループにおける３つの前記セルにはR（赤）、G（緑）、B（青）に対応する前記分散液が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。