JP5978821B2 - 電気泳動材料、電気泳動表示装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
この構成によれば、粒子サイズが小さい第二粒子の帯電量が大きいので、第二粒子の電気泳動移動度は第一粒子の電気泳動移動度よりも大きくなり、電気泳動が行い易くなる。その一方で、第二粒子平均半径は自由体積半径から第一粒子平均半径を減じた距離よりも小さいので、第二粒子は容易に第一粒子間の隙間をすり抜ける事ができる。要するに、電気泳動移動度の大きい第二粒子が容易に第一粒子間の隙間をすり抜ける事ができる。従って、電気泳動材料の応答速度を速め、低電圧で電気泳動材料を駆動させる事ができる。換言すると、優れた電気泳動性を有する電気泳動材料を提供する事ができる。
この構成によれば、第一粒子の表面を無極性又は第一極性を有する官能基を含む高分子にて被覆すると、第一粒子を第一極性に帯電させる事ができ、第二粒子を第二極性に帯電させる事ができる。而も第一粒子の帯電量も第二粒子の帯電量も独立に制御できるので、第二粒子の帯電量を第一粒子の帯電量よりも大きくする事ができる。
粒子を溶媒中に分散させると、粒子と溶媒との仕事関数差を緩和すべく電荷分離現象が生じて、粒子は帯電する。一方、無極性高分子が粒子表面に吸着すると、粒子の表面帯電を中和させる。従って、この構成によれば、第一粒子と第二粒子とで、無極性高分子による被覆率を変える事で、第一粒子を第一極性に帯電させ、第二粒子を第二極性に帯電させ、第二粒子の帯電量を第一粒子の帯電量よりも大きくする事ができる。
この構成によれば、電気泳動しにくい第一粒子が白色で電気泳動材料に比較的一様均一に分散されるので、光の散乱が比較的一様均一となり、明度の高い白表示を実現する事ができる。
この構成によれば、白色の第一粒子の体積割合が、有色で動き易い第二粒子の体積割合よりも大きいので、明度の高い白表示を実現する事できる。
この構成によれば、第一粒子による可視光の散乱効率を高くする事ができる。従って、明度の高い白表示を実現する事できる。
この構成によれば、第一粒子による可視光の散乱効率を特に高くする事ができる。従って、より明度の高い白表示を実現する事できる。
この構成によれば、第一粒子の表面と内部の光学界面との両者で光を散乱する事ができる。従って、明度の高い白表示を実現する事できる。
この構成によれば、第一粒子の内部に容易に光学界面を形成する事ができる。而も、第一粒子の密度は樹脂の密度よりも小さくなり、溶剤の密度に近づくので、分散安定性が向上すると共に、第一粒子を電気泳動材料の中で比較的一様均一に分散させる事ができる。従って、明度の高い白表示を実現する事できると共に画像保持特性を向上させる事ができる。
この構成によれば、応答速度が速く、鮮やかな表示を行い、画像保持特性にも優れた電気泳動表示装置を提供する事ができる。
この構成によれば、応答速度が速く、鮮やかな表示を行い、画像保持特性にも優れた電子機器を提供する事ができる。
「電子機器の概要」
図1は、実施形態1における電子機器の斜視図である。先ず、実施形態1に係わる電子機器と電気泳動表示装置との概要を、図1を参照して説明する。
図2は、実施形態1に係わる電気泳動表示装置を説明した断面図であり、(a)は第一表示を説明し、(b)は第二表示を説明している。尚、第一粒子241の色を第一の色とし、第一の色を表示する場合を第一表示とする。同様に、第二粒子242の色を第二の色とし、第二の色を表示する場合を第二表示とする。第一の色と第二の色とは異なっており、本実施形態では、一例として、第一の色を白色とし、第二の色を黒色としている。次に、図2を用いて、本実施形態に係わる電気泳動表示装置150の構造を説明する。
図3は電気泳動材料の構成を説明した模式図である。又、図4は電気泳動材料の間隔と濃度との関係を説明する図である。図5は粒子径と光の散乱強度との関係を説明した図である。図6は粒子の帯電処理を説明した図である。次に図3から図6を参照して、本実施形態に係わる電気泳動材料24を説明する。電気泳動材料24は、主として、第一粒子241や第二粒子242と言った粒子と、溶媒と、その他の添加剤と、から構成される。以降、第一粒子241と第二粒子242とを特に区別する必要がない場合、両者を総称して単に粒子と呼ぶ事もある。
本実施形態に関する実施例を以下に示す。電気泳動材料24で溶剤はイソパラフィンで、密度ρ0=0.8g/cm3であり、重量濃度CW0=65wt%であり、体積濃度CV0=90.3%である。電気泳動材料24で第一粒子241は酸化チタン(TiO2)で、密度ρ1=4g/cm3であり、重量濃度CW1=30wt%であり、第一粒子平均半径a1=125nmである。従って、第一粒子241の体積濃度CV1=8.3%である。電気泳動材料24で第二粒子242はチタンブラックで、密度ρ2=4g/cm3であり、重量濃度CW2=5wt%であり、第二粒子平均半径a2=50nmである。従って、第二粒子242の体積濃度CV2=1.4%である。この結果、数式11により、体積分率φ=9.7%となる。一方、数式5より第一粒子241の数濃度CN1=1.02×1013個/cm3で、第二粒子242の数濃度CN2=2.65×1013個/cm3となる。これら数濃度の値を数式7に代入して、見掛けの粒子半径a=85.8nmとなる。最後に数式11に体積分率φと見掛けの粒子半径aとの値を代入して、自由体積半径R=187nmが求まる。2R−2a1=124nmで、この値は2a2=100nmよりも大きく、数式12を満たしている。即ち、第二粒子242は第一粒子241の隙間を容易に通り抜ける事ができる。参考までに、2R−2a2=274nmで、この値は2a1=250nmよりも大きく、第一粒子241は第二粒子242の隙間を容易に通り抜ける事ができる。この様に、本実施形態に係わる電気泳動材料24では、第一粒子241と第二粒子242とが互いに相手の隙間を通り抜け易い構成になっているので、電界に対する電気泳動の応答が早くなる。
比較例として特許文献1に記載の組成がどう云った関係になっているかを調べる。特許文献1で溶剤はドデシルベンゼンで、密度ρ0=0.856g/cm3であり、溶剤の体積V0=80mL、重量W0=68.48gである。第一粒子に相当するアクリル系樹脂は、密度ρ1=1.2g/cm3であり、重量濃度CW1=9.5wt%、アクリル系樹脂平均半径a1=2000nmである。従って、アクリル系樹脂の体積濃度CV1=7.5%である。第二粒子に相当する酸化チタンは、密度ρ2=4g/cm3であり、重量濃度CW2=9.5wt%、酸化チタン平均半径a2=125nmである。従って、酸化チタンの体積濃度CV2=2.3%である。この結果、数式11により、体積分率φ=9.8%となる。一方、数式5よりアクリル系樹脂の数濃度CN1=2.24×109個/cm3で、酸化チタンの数濃度CN2=2.76×1012個/cm3となる。これら数濃度の値を数式7に代入して、見掛けの粒子半径a=204nmとなる。最後に数式11に体積分率φと見掛けの粒子半径aとの値を代入して、自由体積半径R=442nmが求まる。2R−2a1=−3120nmで、この値は2a2=250nmよりも小さく、数式12を満たさない。即ち、酸化チタンはアクリル系樹脂の隙間を通り抜ける事が困難となっている。一方、2R−2a2=634nmで、この値は2a1=4000nmよりも小さく、数式12を満たさない。即ち、アクリル系樹脂は酸化チタンの隙間を通り抜ける事が困難となっている。この様に、比較例では二種類の粒子が互いに相手の隙間を通り抜け難い構成になっているので、電界に対する電気泳動の応答が遅かったと考えられる。
図7は、実施形態1に係わる電気泳動表示装置の回路図であり、(a)は全体構成を説明する図、(b)は画素回路を説明する図である。次に、図7を用いて本実施形態に係わる電気泳動表示装置の駆動回路を説明する。
次に、前述した電気泳動表示装置を適用した電子機器について、図8及び図9を参照して説明する。以下では、前述した電気泳動表示装置150を電子ペーパー400及び電子ノート500に適用した場合を例にとる。
「三粒子系の形態」
図10は、実施形態2に係わる電気泳動表示装置を説明した断面図であり、(a)は第二表示を説明し、(b)は第三表示を説明している。以下、本実施形態に係わる電気泳動材料24と電気泳動表示装置150について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
「耐電処理が異なった形態1」
図11は、変形例1に係わる電気泳動材料を説明した図であり、(a)は第一粒子を説明し、(b)は第二粒子を説明している。以下、本変形例に係わる電気泳動材料24について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
「耐電処理が異なった形態2」
図12は、変形例2に係わる電気泳動材料を説明した図であり、(a)は第一粒子を説明し、(b)は第二粒子を説明している。以下、本変形例に係わる電気泳動材料24について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
Claims (13)
- 少なくとも第一極性に帯電した第一粒子と、第二極性に帯電した第二粒子とを含む複数の粒子が溶媒に分散されている電気泳動材料において、
前記第一粒子の平均半径は、前記第二粒子の平均半径よりも大きく、
前記溶媒の体積を前記粒子の総数で割った体積を自由体積と称し、前記粒子の平均体積と前記自由体積との和が占める球形空間の半径を自由体積半径と称したとき、
前記自由体積半径と前記第一粒子の平均半径との差は、前記第二粒子の平均半径よりも大きく、
前記第二粒子の帯電量は、前記第一粒子の帯電量よりも大きい事を特徴とする電気泳動材料。 - 前記第二粒子の表面は前記第二極性を有する官能基を含む高分子にて被覆されている事を特徴とする請求項1に記載の電気泳動材料。
- 前記第一粒子と前記第二粒子との表面は無極性高分子にて被覆されており、
前記第一粒子の表面の前記無極性高分子による被覆率は、前記第二粒子の表面の前記無極性高分子による被覆率よりも大きい事を特徴とする請求項1に記載の電気泳動材料。 - 前記第一粒子は白色であり、前記第二粒子は前記白色とは異なる有色である事を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気泳動材料。
- 前記第一粒子の体積濃度は前記第二粒子の体積濃度よりも大きい事を特徴とする請求項4に記載の電気泳動材料。
- 前記第一粒子の屈折率と前記溶媒の屈折率との比は1よりも大きく、
前記第一粒子平均半径は0.05μm以上0.4μm以下の範囲にある事を特徴とする請求項4又は5に記載の電気泳動材料。 - 前記第一粒子平均半径は0.1μm以上0.15μm以下の範囲にある事を特徴とする請求項6に記載の電気泳動材料。
- 前記第一粒子は内部に光学界面を含む樹脂である事を特徴とする請求項4又は5に記載の電気泳動材料。
- 前記第一粒子は内部に空隙を含む事を特徴とする請求項8に記載の電気泳動材料。
- 前記粒子は、第三粒子を含み、
前記第二粒子の平均半径は、前記第三粒子の平均半径と等しいか、若しくはそれよりも大きく、
前記自由体積半径と前記第二粒子の平均半径との差は、前記第三粒子の平均半径よりも大きい事を特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電気泳動材料。 - 前記第三粒子の帯電量は、前記第二粒子の帯電量と等しいか、若しくはそれよりも大きい事を特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電気泳動材料。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の電気泳動材料を備えた事を特徴とする電気泳動表示装置。
- 請求項12に記載の電気泳動表示装置を備えた事を特徴とする電子機器。
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