KR20140093676A

KR20140093676A - 전기 영동 소자 및 그 제조 방법 및 표시 장치

Info

Publication number: KR20140093676A
Application number: KR1020147012640A
Authority: KR
Inventors: 켄 고바야시; 히데히코 다카나시; 유리코 가이노; 아야 슈토
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-07-28
Also published as: JP5942394B2; CN103946743B; US20150293424A1; JP2013109221A; CN103946743A; WO2013077163A1

Abstract

본 발명에 따른 전기 영동 소자는, 절연성 액체(1) 중에, 복수의 전기 영동 입자(10)와, 섬유형 구조체(21)에 의하여 형성된 다공질층(20)을 포함하고, 전기 영동 입자(10)와, 다공질층(20)은 동일한 대전 극성을 갖는다.

Description

전기 영동 소자 및 그 제조 방법 및 표시 장치{ELECTROPHORETIC ELEMENT, METHOD OF MANUFACTURING SAME, AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 절연성 액체 중에 복수의 전기 영동 입자를 포함하는 전기 영동 소자 및 그 제조 방법 및 이를 사용한 표시 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 휴대 전화기 또는 휴대 정보 단말기 등으로 대표되는 모바일 기기의 보급에 수반하여, 저소비 전력이고 고품위 화질의 표시 장치(디스플레이)에 관한 수요가 높아지고 있다. 그 중에서도, 최근에는, 전자 서적의 배신 사업의 탄생에 의하여, 문자 정보를 장시간 읽는 것을 목적으로 한 독서 용도의 휴대 정보 단말기(전자 서적 단말기)가 주목받고 있기 때문에, 그 용도에 적합한 표시 품위를 갖는 디스플레이가 요망되고 있다.

독서 용도의 디스플레이로서는, 콜레스테릭 액정 디스플레이, 전자 영동형 디스플레이, 전기 산화 환원형 디스플레이 또는 트위스트 볼형 디스플레이 등이 제안되어 있지만, 그 중에서도, 반사형 디스플레이가 바람직하다. 종이와 마찬가지로 외광의 반사(산란)를 이용하여 명표시하기 때문에, 종이에 가까운 표시 품위가 얻어지기 때문이다. 또한, 백라이트가 불필요하기 때문에, 소비 전력이 낮아진다.

반사형 디스플레이의 유력 후보는, 전기 영동 현상을 이용하여 콘트라스트를 발생시키는 전기 영동형 디스플레이이다. 저소비 전력인 데다가 고속 응답성이 우수하기 때문이다. 따라서, 전기 영동형 디스플레이의 표시 방법에 대하여, 다양한 검토가 이루어지고 있다.

구체적으로는, 절연성 액체 중에 광학적 반사 특성이 상이한 2종류의 하전 입자를 분산시키고, 전계에 따라 하전 입자를 이동시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 이 방법에서는, 2종류의 하전 입자가 반대의 극성을 갖고 있기 때문에, 전계에 따라 하전 입자의 분포 상태가 변화한다.

또한, 절연성 액체 중에 다공질층을 배치함과 아울러 하전 입자를 분산시키고, 전계에 따라 다공질층의 세공을 경유하여 하전 입자를 이동시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3 내지 6 참조). 이 방법에서는, 다공질층으로서, 레이저를 사용한 천공 가공에 의하여 세공이 형성된 고분자 필름, 합성 섬유 등에 의하여 짜여진 천 또는 연속 기포 다공성 고분자 등이 사용되고 있다.

일본 특허 공고 소50-015115호 공보 일본 특허 제4188091호 명세서 일본 특허 공개 제2005-107146호 공보 일본 특허 공고 소50-015120호 공보 일본 특허 공개 제2005-128143호 공보 일본 특허 공개 제2002-244163호 공보

전기 영동형 디스플레이에 대하여 다양한 표시 방법이 제안되어 있음에도 불구하고, 그 표시 품위는 아직 충분하다고는 할 수 없다. 향후의 컬러화 및 동화상 표시 등으로의 전개를 생각하면 더 이상의 표시 특성의 향상, 구체적으로는 콘트라스트의 향상이 요망된다.

따라서, 콘트라스트를 향상시키는 것이 가능한 전기 영동 소자 및 그 제조 방법 및 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자는, 절연성 액체 중에, 복수의 전기 영동 입자와, 섬유형 구조체에 의하여 형성된 다공질층을 포함하고, 전기 영동 입자와 다공질층은 동일한 대전 극성을 갖는 것이다.

본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자의 제조 방법은, 이하의 (A) 내지 (C)를 포함하는 것이다.

(A) 전기 영동 입자를 형성하는 것

(B) 섬유형 구조체에 의하여 구성되는 다공질층을 형성하는 것

(C) 영동 입자 및 다공질층 중 어느 한쪽에, 다른 한쪽과 동일한 대전 극성을 부가하는 관능기를 도입하는 것

본 기술의 일 실시 형태의 표시 장치는, 적어도 한쪽이 광 투과성인 것과 아울러 각각에 전극이 설치된 한 쌍의 베이스 사이에, 상기 전기 영동 소자를 구비한 것이다.

본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자 및 그 제조 방법에서는, 전기 영동 입자 및 다공질층이 대전되는 극성을 서로 동일한 전하로 함으로써, 다공질층에의 전기 영동 입자의 흡착을 억제하는 것이 가능해진다.

본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자 및 그 제조 방법에 따르면, 전기 영동 입자 및 다공질층의 대전 극성을 서로 동일하게 하도록 했으므로, 영동 시에 있어서의 다공질층에의 전기 영동 입자의 흡착이 억제되어, 콘트라스트가 향상된다. 따라서 표시 특성이 향상된 고품위의 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는, 전기 영동 소자의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은, 도 2에 도시한 전기 영동 소자의 제조 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 4는, 본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자를 사용한 표시 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5는, 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 기술의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 설명하는 순서는 하기와 같다.

1. 실시 형태

1-1. 전체 구성

1-2. 전기 영동 입자의 제조 방법

2. 적용예

3. 실시예

<1. 전기 영동 소자>

도 1 및 도 2는, 각각 본 기술의 일 실시 형태의 전기 영동 소자에 있어서의 평면 구성 및 단면 구성을 도시한 것이다. 이 전기 영동 소자는, 전기 영동 현상을 이용하여 콘트라스트를 발생시키는 것이며, 예를 들어 표시 장치 등의 다양한 전자 기기에 적용된다. 이 전기 영동 소자는, 절연성 액체(1) 중에 극성을 갖는 복수의 전기 영동 입자(10)와, 다공질층(20)을 포함하고 있다. 본 실시 형태에서는, 전기 영동 입자(10)와 다공질층(20)이 서로 동일한 대전 극성을 갖고 있다.

1-1. 전체 구성

(절연성 액체)

절연성 액체(1)는, 예를 들어 유기 용매 중 어느 1종류 또는 2종류 이상이며, 구체적으로는 파라핀 또는 이소파라핀 등이다. 이 절연성 액체(1)의 점도 및 굴절률은 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 전기 영동 입자(10)의 이동성(응답 속도)이 향상됨과 아울러, 그에 따라 전기 영동 입자(10)를 이동시키기 위하여 필요한 에너지(소비 전력)가 낮아진다. 또한, 절연성 액체(1)의 굴절률과 다공질층(20)의 굴절률의 차가 커지기 때문에, 그 다공질층(20)의 반사율이 높아진다.

또한, 절연성 액체(1)는, 필요에 따라, 각종 재료를 포함하고 있어도 된다. 이러한 재료는, 예를 들어 착색제, 전하 제어제, 분산 안정제, 점도 제조제, 계면 활성제 또는 수지 등이다.

(전기 영동 입자)

전기 영동 입자(10)는, 절연성 액체(1) 중에 분산되어, 양(+) 또는 음(-)으로 대전된 하전 입자이며, 전계에 따라 다공질층(20)을 경유하여 이동 가능하게 되어 있다. 이 전기 영동 입자(10)는, 예를 들어 유기 안료, 무기 안료, 염료, 탄소 재료, 금속 재료, 금속 산화물, 유리 또는 고분자 재료(수지) 등의 입자(분말) 중 어느 1종류 또는 2종류 이상이다. 또한, 전기 영동 입자(10)는, 상술한 입자를 포함하는 수지 고형분의 분쇄 입자 또는 캡슐 입자 등이어도 된다. 또한, 탄소 재료, 금속 재료, 금속 산화물, 유리 또는 고분자 재료에 해당하는 재료는, 유기 안료, 무기 안료 또는 염료에 해당하는 재료로부터 제외되는 것으로 한다.

유기 안료는, 예를 들어 아조계 안료, 메탈 컴플렉스 아조계 안료, 폴리 축합 아조계 안료, 플라반트론계 안료, 벤즈이미다졸론계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 페리논계 안료, 안트라피리딘계 안료, 피란트론계 안료, 디옥사딘계 안료, 티오인디고계 안료, 이소인돌리논계 안료, 퀴노프탈론계 안료 또는 인단트렌계 안료 등이다. 무기 안료는, 예를 들어 산화아연, 안티몬 백색, 카본 블랙, 철 흑색, 붕화티타늄, 철단, 마피코 옐로우, 연단, 카드뮴 옐로우, 황화아연, 리토폰, 황화바륨, 셀렌화카드뮴, 탄산칼슘, 황산바륨, 크롬산납, 황산납, 탄산바륨, 연백 또는 알루미나 화이트 등이다. 염료는, 예를 들어 니그로신계 염료, 아조계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 퀴노프탈론계 염료, 안트라퀴논계 염료 또는 메틴계 염료 등이다. 탄소 재료는, 예를 들어 카본 블랙 등이다. 금속 재료는, 예를 들어 금, 은 또는 구리 등이다. 금속 산화물은, 예를 들어 산화티타늄, 산화아연, 산화지르코늄, 티타늄산바륨, 티타늄산칼륨, 구리-크롬 산화물, 구리-망간 산화물, 구리-철-망간 산화물, 구리-크롬-망간 산화물 또는 구리-철-크롬 산화물 등이다. 고분자 재료는, 예를 들어 가시광 영역에 광 흡수 영역을 갖는 관능기가 도입된 고분자 화합물 등이다. 이와 같이 가시광 영역에 광 흡수 영역을 갖는 고분자 화합물이면, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.

절연성 액체(1) 중에 있어서의 전기 영동 입자(10)의 함유량(농도)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1중량％ 내지 10중량％이다. 전기 영동 입자(10)의 차폐성 및 이동성이 확보되기 때문이다. 이 경우에는, 0.1중량％보다도 적으면, 전기 영동 입자(10)가 다공질층(20)을 차폐(은폐)하기 어려워질 가능성이 있다. 한편, 10중량％보다도 많으면, 전기 영동 입자(10)의 분산성이 저하되기 때문에, 그 전기 영동 입자(10)가 영동하기 어려워지고, 경우에 따라서는 응집할 가능성이 있다.

이 전기 영동 입자(10)는, 임의의 광학적 반사 특성(반사율)을 갖고 있다. 전기 영동 입자(10)의 광학적 반사 특성은 특별히 한정되지 않지만, 적어도 전기 영동 입자(10)는 다공질층(20)을 차폐 가능한 것이 바람직하다. 전기 영동 입자(10)의 광학적 반사 특성과 다공질층(20)의 광학적 반사 특성의 차이에 의하여, 콘트라스트를 발생시키기 때문이다.

여기서, 전기 영동 입자(10)의 구체적인 형성 재료는, 콘트라스트를 발생시키기 위하여 전기 영동 입자(10)가 담당하는 역할에 따라 선택된다. 구체적으로는, 전기 영동 입자(10)가 명표시하는 경우의 재료는, 예를 들어 산화티타늄, 산화아연, 산화지르코늄, 티타늄산바륨 또는 티타늄산칼륨 등의 금속 산화물이다. 한편, 전기 영동 입자(10)가 암표시하는 경우의 재료는, 예를 들어 탄소 재료 또는 금속 산화물 등이다. 탄소 재료는, 예를 들어 카본 블랙 등이며, 금속 산화물은, 예를 들어 구리-크롬 산화물, 구리-망간 산화물, 구리-철-망간 산화물, 구리-크롬-망간 산화물 또는 구리-철-크롬 산화물 등이다. 그 중에서도, 탄소 재료가 바람직하다. 우수한 화학적 안정성, 이동성 및 광 흡수성이 얻어지기 때문이다.

전기 영동 입자(10)가 명표시하는 경우에는, 외부에서 전기 영동 소자를 보았을 때 시인되는 전기 영동 입자(10)의 색은, 콘트라스트를 발생시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서 백색에 가까운 색이 바람직하고, 백색이 보다 바람직하다. 한편, 전기 영동 입자(10)가 암표시하는 경우에는, 외부에서 전기 영동 소자를 보았을 때 시인되는 전기 영동 입자(10)의 색은 콘트라스트를 발생시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서 흑색에 가까운 색이 바람직하고, 흑색이 보다 바람직하다. 어느 쪽 경우에 있어서도, 콘트라스트가 높아지기 때문이다.

전기 영동 입자(10)는, 절연성 액체(1) 중에 있어서 장기간에 걸쳐 분산 및 대전되기 쉬운 것과 아울러, 다공질층(20)에 흡착되기 어려운 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 전기 영동 입자(10)는, 다공질층(20)과 동일한 대전 극성을 갖는 재료를 선택하거나, 다공질층(20)과 동일한 극성으로 대전되도록 표면 처리가 실시되어 있다. 구체적으로는, 다공질층(20)이 음의 대전 극성을 갖고 있는 경우에는, 전기 영동 입자(10)의 표면에 음의 전하, 예를 들어 전자 흡인성을 갖는 관능기에 의한 수식을 행한다. 반대로, 다공질층(20)이 양의 대전 극성을 갖고 있는 경우에는, 전기 영동 입자(10)의 표면에 양의 전하, 예를 들어 전자 공여성을 갖는 관능기에 의한 수식을 행한다. 이것에 의하여, 전기 영동 입자(10)와 다공질층(20) 사이에서 정전 반발이 일어나, 전기 영동 입자(10)와 다공질층(20)의 흡착 및 전기 영동 입자(10)끼리의 응집이 억제된다. 또한, 전기 영동 입자(10)의 표면을 수식하는 관능기는, 전기 영동 입자(10)와 다공질층(20)이 동일한 방향(양 또는 음)의 전하를 나타내는 것이면 서로 동일한 관능기에 한하지 않으며, 상이한 관능기를 도입해도 된다. 또한, 표면 처리 대신 전하 조정제 등의 분산제를 사용하거나, 양자를 병용해도 된다.

분산제는, 예를 들어 Lubrizol사 제조의 Solsperse 시리즈, BYK-Chemie사 제조의 BKY 시리즈 또는 Anti-Terra 시리즈, 또는 ICI Americas사 제조 Span 시리즈 등이다.

표면 처리는, 예를 들어 로진 처리, 계면 활성제 처리, 안료 유도체 처리, 커플링제 처리, 그래프트 중합 처리 또는 마이크로 캡슐화 처리 등이다. 그 중에서도, 커플링제 처리, 그래프트 중합 처리 또는 마이크로 캡슐화 처리 또는 그들의 조합이 바람직하다. 장기간의 분산 안정성 등이 얻어지기 때문이다.

표면 처리용 재료는, 예를 들어 전기 영동 입자(10)의 표면에 흡착 가능한 관능기와 중합성 관능기를 갖는 재료(흡착성 재료) 등이다. 흡착 가능한 관능기의 종류는, 전기 영동 입자(10)의 형성 재료에 따라 결정된다. 일례를 들면, 카본 블랙 등의 탄소 재료에 대해서는 4-비닐아닐린 등의 아닐린 유도체이며, 금속 산화물에 대해서는 메타크릴산3-(트리메톡시실릴)프로필 등의 오르가노실란 유도체이다. 중합성 관능기는, 예를 들어 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 등이다.

또한, 표면 처리용 재료는, 예를 들어 중합성 관능기가 도입된 전기 영동 입자(10)의 표면에 그래프트 가능한 재료(그래프트성 재료)이다. 이 그래프트성 재료는 중합성 관능기와, 절연성 액체(1) 중에 분산 가능함과 아울러 입체 장해에 의하여 분산성을 유지 가능한 분산용 관능기를 갖고 있는 것이 바람직하다. 중합성 관능기의 종류는 흡착성 재료에 대하여 설명한 경우와 마찬가지이다. 분산용 관능기는, 예를 들어 절연성 액체(1)가 파라핀인 경우에는 분지형 알킬기 등이다. 그래프트성 재료를 중합 및 그래프트시키기 위하여는, 예를 들어 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 등의 중합 개시제를 사용하면 된다.

참고로, 상술한 바와 같이 절연성 액체(1) 중에 전기 영동 입자(10)를 분산시키는 방법의 상세에 대해서는, 「초미립자의 분산 기술과 그 평가 ~표면 처리·미분쇄와 기체 중/액체 중/고분자 중의 분산 안정화~(사이언스 & 테크놀로지사)」 등의 서적에 게재되어 있다.

(다공질층)

다공질층(20)은, 섬유형 구조체(21)에 의하여 형성된 3차원 입체 구조물이며, 이 3차원 입체 구조에 의하여 형성된 복수의 세공(23)을 갖고 있다. 섬유형 구조체(21)에는, 복수의 비영동 입자(22)가 포함되어 있으며, 섬유형 구조체(21)에 의하여 보유 지지되어 있다. 다공질층(20)은, 이 섬유형 구조체(21) 및 비영동 입자(22) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 의하여 양 또는 음의 극성을 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서의 전기 영동 소자에서는, 전기 영동 입자(10)와, 다공질층(20)이 동일한 전하를 갖도록 구성되어 있지만, 각 전하의 제조는, 상술한 바와 같이 전기 영동 입자(10)의 대전 극성을 다공질층(20)의 대전 극성에 맞추는 것이 바람직하다. 이는 다공질층(20)의 수식에 의한 세공(23)의 구멍 직경 및 광 반사 특성의 변화에 의한 특성의 저하를 방지하기 위하여이다.

3차원 입체 구조물인 다공질층(20)에서는, 1개의 섬유형 구조체(21)가 무작위로 서로 얽혀 있어도 되고, 복수의 섬유형 구조체(21)가 집합하여 무작위로 중첩되어 있어도 되며, 양쪽이 혼재하고 있어도 된다. 섬유형 구조체(21)가 복수인 경우, 각 섬유형 구조체(21)는, 1개 또는 2개 이상의 비영동 입자(22)를 보유 지지하고 있다. 또한, 도 1에서는, 복수의 섬유형 구조체(21)에 의하여 다공질층(20)이 형성되어 있는 경우를 도시하고 있다.

다공질층(20)이 섬유형 구조체(21)에 의하여 형성된 3차원 입체 구조물인 것은, 광(외광)이 난반사(다중 산란)되기 때문에, 다공질층(20)의 반사율이 높아짐과 아울러, 그 높은 반사율을 얻기 위한 다공질층(20)의 두께가 얇아도 되기 때문이다. 이것에 의하여, 전기 영동 소자의 콘트라스트가 높아짐과 아울러, 전기 영동 입자(10)를 이동시키기 위하여 필요한 에너지가 낮아진다. 또한, 세공(23)의 평균 구멍 직경이 커짐과 아울러 수가 많아지기 때문에, 전기 영동 입자(10)가 세공(23)을 경유하여 이동하기 쉬워진다. 이것에 의하여, 응답 속도가 빨라짐과 아울러, 전기 영동 입자(10)를 이동시키기 위하여 필요한 에너지가 보다 낮아진다.

섬유형 구조체(21)는, 섬유 직경(직경)에 비하여 길이가 충분히 큰 섬유형 물질이다. 이 섬유형 구조체(21)는, 예를 들어 고분자 재료 또는 무기 재료 등 중 어느 1종류 또는 2종류 이상이며, 다른 재료이어도 된다. 고분자 재료는, 예를 들어 나일론, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐카르바졸, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리술폰, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌, 셀룰로오스아세테이트, 콜라겐, 젤라틴, 키토산 또는 그들의 공중합체 등이다. 무기 재료는, 예를 들어 산화티타늄 등이다. 그 중에서도, 섬유형 구조체(21)의 형성 재료로서는, 고분자 재료가 바람직하다. 반응성(광 반응성 등)이 낮은, 즉 화학적으로 안정되기 때문에, 섬유형 구조체(21)의 의도하지 않은 분해 반응이 억제되기 때문이다. 또한, 섬유형 구조체(21)가 고반응성의 재료에 의하여 형성되는 경우에는, 그 섬유형 구조체(21)의 표면은 임의의 보호층(도시하지 않음)에 의하여 피복되는 것이 바람직하다.

섬유형 구조체(21)의 형상(외관)은 상술한 바와 같이 섬유 직경에 비하여 길이가 충분히 큰 섬유형이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 직선형이어도 되고, 주름이 져 있거나, 도중에 절곡되어 있어도 된다. 또한, 하나의 방향으로 연장되어 있는 것에만 한하지 않으며, 도중에 하나 또는 둘 이상의 방향으로 분지되어 있어도 된다. 이 섬유형 구조체(21)의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상분리법, 상반전법, 정전(전계) 방사법, 용융 방사법, 습식 방사법, 건식 방사법, 겔 방사법, 졸겔법 또는 스프레이 도포법 등인 것이 바람직하다. 섬유 직경에 비하여 길이가 충분히 큰 섬유형 물질을 용이하고 또한 안정적으로 형성하기 쉽기 때문이다.

섬유형 구조체(21)의 섬유 직경은 특별히 한정되지 않지만, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 광이 난반사되기 쉬워짐과 아울러, 세공(23)의 구멍 직경이 커지기 때문이다. 단, 섬유형 구조체(21)가 후술하는 비영동 입자(22)를 보유 지지할 수 있도록 결정되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 섬유형 구조체(21)의 섬유 직경은, 50㎚ 이상 2000㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 그 평균 섬유 직경은, 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 평균 섬유 직경의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1㎛이며, 그 이하이어도 된다. 이 섬유 직경 및 평균 섬유 직경은, 예를 들어 주사형 전자 현미경 등을 사용한 현미경 관찰에 의하여 측정된다. 또한, 섬유형 구조체(21)의 평균 길이는 임의이어도 된다.

특히, 섬유형 구조체(21)는 나노파이버인 것이 바람직하다. 광이 난반사되기 쉬워지기 때문에 다공질층(20)의 반사율이 보다 높아짐과 아울러, 단위 체적 중에서 차지하는 세공(23)의 비율이 커지기 때문에, 전기 영동 입자(10)가 세공(23)을 경유하여 이동하기 쉬워지기 때문이다. 이것에 의하여, 콘트라스트가 보다 높아짐과 아울러, 전기 영동 입자(10)를 이동시키기 위하여 필요한 에너지가 보다 낮아진다. 나노파이버란, 섬유 직경이 0.001㎛ 내지 0.1㎛인 것과 아울러 길이가 섬유 직경의 100배 이상인 섬유형 물질이다. 나노파이버인 섬유형 구조체(21)는, 정전 방사법에 의하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 섬유 직경이 작은 섬유형 구조체(21)를 용이하고 또한 안정적으로 형성하기 쉬워진다.

이 섬유형 구조체(21)는, 전기 영동 입자(10)와는 상이한 광학적 반사 특성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 섬유형 구조체(21)의 광학적 반사 특성은, 특별히 한정되지 않지만, 적어도 다공질층(20) 전체는 전기 영동 입자(10)를 차폐 가능한 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 전기 영동 입자(10)의 광학적 반사 특성과 다공질층(20)의 광학적 반사 특성의 차이에 의하여, 콘트라스트를 발생시키기 때문이다. 이 때문에, 절연성 액체(1) 중에 있어서 광 투과성(무색 투명)의 섬유형 구조체(21)는 바람직하지 않다. 단, 섬유형 구조체(21)의 광학적 반사 특성이 다공질층(20)의 광학적 반사 특성에 거의 영향을 미치지 않고, 그 다공질층(20)의 광학적 반사 특성이 실질적으로 비영동 입자(22)의 광학적 반사 특성에 따라 결정되는 경우에는, 섬유형 구조체(21)의 광학적 반사 특성은 임의이어도 된다.

세공(23)의 평균 구멍 직경은, 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서도, 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 전기 영동 입자(21)가 세공(23)을 경유하여 이동하기 쉬워지기 때문이다. 이 때문에, 세공(23)의 평균 구멍 직경은, 0.01㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.

다공질층(20)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 5㎛ 내지 100㎛이다. 다공질층(20)의 차폐성이 높아짐과 아울러, 전기 영동 입자(10)가 세공(23)을 경유하여 이동하기 쉬워지기 때문이다.

비영동 입자(22)는, 섬유형 구조체(21)에 의하여 보유 지지(고정)되어 있어, 전기 영동하지 않는 입자이다. 섬유형 구조체(21)는 이 비영동 입자(22)를 복수 포함함으로써, 광이 보다 난반사되기 쉬워져, 전기 영동 소자의 콘트라스트가 보다 높아진다. 또한, 비영동 입자(22)는, 섬유형 구조체(21)에 의하여 보유 지지되어 있으면 섬유형 구조체(21)로부터 부분적으로 노출되어 있어도 되고, 섬유형 구조체(21)의 내부에 매설되어 있어도 된다.

이 비영동 입자(22)는, 전기 영동 입자(10)와는 상이한 광학적 반사 특성을 갖고 있다. 비영동 입자(22)의 광학적 반사 특성은, 특별히 한정되지 않지만, 적어도 다공질층(20) 전체는 전기 영동 입자(10)를 차폐 가능한 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 전기 영동 입자(10)의 광학적 반사 특성과 다공질층(20)의 광학적 반사 특성의 차이에 의하여, 콘트라스트를 발생시키기 때문이다. 또한, 본 실시 형태에서는 비영동 입자(22)의 광 반사율은 전기 영동 입자(10)의 광 반사율보다도 높다.

여기서, 비영동 입자(22)의 형성 재료는, 콘트라스트를 발생시키기 위하여 비영동 입자(22)가 담당하는 역할에 따라 선택된다. 구체적으로는, 비영동 입자(22)가 명표시하는 경우의 재료는, 전기 영동 입자(10)가 명표시하는 경우에 선택되는 재료와 마찬가지이다. 한편, 비영동 입자(22)가 암표시하는 경우의 재료는, 전기 영동 입자(10)가 암표시하는 경우에 선택되는 재료와 마찬가지이다. 그 중에서도, 비영동 입자(22)가 명표시하는 경우에 선택되는 재료로서는, 금속 산화물이 바람직하다. 우수한 화학적 안정성, 정착성 및 광 반사성이 얻어지기 때문이다. 콘트라스트를 발생시킬 수 있으면, 비영동 입자(22)의 형성 재료는, 전기 영동 입자(10)의 형성 재료와 동일한 종류이어도 되고, 상이한 종류이어도 된다. 또한, 비영동 입자(22)가 명표시 또는 암표시하는 경우에 시인되는 색은, 전기 영동 입자(10)가 시인되는 색에 대하여 설명한 경우와 마찬가지이다.

1-2. 전기 영동 입자의 제조 방법

전기 영동 입자(10)의 제조 방법의 일례는 이하와 같다. 도 3은, 전기 영동 입자(10)의 제조 수순의 흐름을 도시한 것이다. 우선, 예를 들어 스텝 S101로서, 수산화나트륨과 규산나트륨을 물에 용해시켜 용액 A를 제조한다. 계속해서, 용액 A에, 예를 들어 복합 산화물 미립자(다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤 제조 다이피록사이드 컬러 TM3550)를 첨가하고 가열한 후, 예를 들어 1㏖/㎤의 황산과, 규산나트륨 및 수산화나트륨이 용해된 수용액을 적하한다. 이어서, 예를 들어 스텝 S102로서, 에탄올과 물의 혼합액을 첨가하여, 실란 피복 복합 산화물 입자의 분산 용액을 얻는다. 계속해서, 예를 들어 물, 에탄올 및 알릴트리에톡시실란을 혼합한 후 상술한 분산 용액을 첨가하여, 혼합 용액을 제조한다. 이어서, 이 혼합 용액을 후처리 한 후 고형물을 얻고, 이 고형물에 예를 들어, 톨루엔을 첨가하고, 교반하여 용액 B를 제조한다. 계속해서, 스텝 S103으로서, 용액 B에, 예를 들어 아크릴산과 2,5-디메틸-1,5-헥사디엔을 첨가한 후, 질소 기류 하에서 교반한다. 이어서, 이 용액 B에, 예를 들어 2,2'-아조비스(2-메틸)프로피오니트릴(아조비스이소부티로니트릴; AIBN)을 톨루엔에 용해시킨 용액 C를 혼합함으로써 전기 영동 입자(10)의 중합 반응을 행한다. 이것에 의하여, 중합체 피복 안료를 포함하는 흑색의 전기 영동 입자(10)가 얻어진다.

(전기 영동 소자의 바람직한 표시 방법)

전기 영동 소자에서는, 상술한 바와 같이, 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)(비영동 입자(22)를 포함하는 섬유형 구조체(21))이 각각 명표시 또는 암표시하기 때문에, 콘트라스트가 발생한다. 이 경우에는, 전기 영동 입자(10)가 명표시함과 아울러 다공질층(20)이 암표시해도 되고, 그 반대이어도 된다. 이러한 역할의 차이는, 전기 영동 입자(10)의 광학적 반사 특성과 다공질층(20)의 광학적 반사 특성의 관계에 따라 결정된다. 즉, 명표시하는 쪽의 반사율은, 암표시하는 쪽의 반사율보다도 높아진다.

그 중에서도, 전기 영동 입자(10)가 암표시함과 아울러, 다공질층(20)이 명표시하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 다공질층(20)의 광학적 특성이 실질적으로 비영동 입자(22)의 광학적 반사 특성에 따라 결정되는 경우에는, 비영동 입자(22)의 반사율은 전기 영동 입자(10)의 반사율보다도 높은 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서의 명표시의 반사율은, 다공질층(20)(3차원 입체 구조물)에 의한 광의 난반사를 이용하여 현저하게 높아지기 때문에, 그에 따라 콘트라스트도 현저하게 높아지기 때문이다.

(전기 영동 소자의 동작)

전기 영동 소자에서는, 전기 영동 입자(10)의 광학적 반사 특성과 다공질층(20)(비영동 입자(22))의 광학적 반사 특성이 상이하다. 이 경우에 있어서, 전기 영동 소자에 전계가 인가되면, 그 전계가 인가된 범위 내에 있어서 전기 영동 입자(10)가 다공질층(20)(세공(23))을 경유하여 이동한다. 이것에 의하여, 전기 영동 입자(10)가 이동한 측에서 전기 영동 소자를 보면, 전기 영동 입자(10)가 이동한 범위에서는, 그 전기 영동 입자(10)에 의하여 암표시(또는 명표시)됨과 아울러, 전기 영동 입자(10)가 이동하고 있지 않은 범위에서는, 다공질층(20)에 의하여 명표시(또는 암표시)된다. 이것에 의하여, 콘트라스트가 발생한다.

전기 영동 소자는, 전기 영동 입자는 전기 영동 입자끼리가 응집하지 않도록 표면 처치에 의하여 전하가 부여되어 있고, 섬유형 구조체는 이 전기 영동 입자와 화학적인 상호 작용이 적은 중합체가 주체로 되어 있었다. 구체적으로는, 전기 영동 입자에는 억셉터성을 부가하는 표면 처리를 행하여, 각각의 표면의 SP값(Solubility Parameter)을 어떠한 일정한 범위 내로 하고, 섬유형 구조체의 재료로서는 약한 도너성을 갖는 중합체가 사용된다. 이러한 구성으로 함으로써, 전기 영동 입자는 섬유형 구조체에 얽히지 않고 영동하지만, 섬유형 구조체는 그 약한 도너성으로 인하여 전기 영동 입자 및 분산 보조제를 흡착하여, 표시 특성이 저하된다는 문제가 있었다.

(작용 및 효과)

이에 비하여 본 실시 형태에 의하면, 전기 영동 입자(10)의 전하와, 다공질층(20)의 전하를 동일한 대전 극성으로 하였다. 구체적으로는, 전기 영동 입자(10)의 전하를 다공질층(20)의 전하와 동일한 전하를 갖도록, 전기 영동 입자(10)에 관능기를 도입하였다. 이것에 의하여, 전기 영동 입자(10)가 섬유형 구조체(21)에 의하여 형성되는 세공(23) 내를 이동할 때, 전기 영동 입자(10)의 세공(23)의 벽면에의 흡착이 방지된다. 따라서, 전기 영동 소자의 명표시 및 암표시에 있어서의 반사 특성이 향상되어, 콘트라스트가 향상된다.

<2. 전기 영동 소자의 적용예>

이어서, 상술한 전기 영동 소자의 적용예에 대하여 설명한다. 전기 영동 소자는, 다양한 전자 기기에 적용 가능하며, 그 전자 기기의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 표시 장치에 적용된다.

(표시 장치의 전체 구성)

도 4는, 표시 장치의 단면 구성을 도시하고 있으며, 도 5는, 도 4에 도시한 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다. 또한, 이하에서 설명하는 표시 장치의 구성은, 어디까지나 일례이기 때문에, 그 구성은 적절히 변경 가능하다.

표시 장치는, 전기 영동 현상을 이용하여 화상(예를 들어 문자 정보 등)을 표시하는 전기 영동형 디스플레이(소위 전자 페이퍼 디스플레이)이다. 이 표시 장치는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 구동 기판(30)과 대향 기판(40)이 전기 영동 소자(50)를 개재하여 대향 배치된 것이며, 예를 들어 대향 기판(40)측에 있어서 화상을 표시하도록 되어 있다. 또한, 구동 기판(30) 및 대향 기판(40)은, 스페이서(60)에 의하여 소정의 간격으로 되도록 이격되어 있다.

(구동 기판)

구동 기판(30)은, 예를 들어 지지 베이스(31)의 일면에, 복수의 박막 트랜지스터(TFT)(32)와, 보호층(33)과, 평탄화 절연층(34)과, 복수의 화소 전극(35)이 이 순서대로 형성된 것이다. TFT(32) 및 화소 전극(35)은, 화소 배치에 따라 매트릭스형 또는 세그먼트형으로 배치되어 있다.

지지 베이스(31)는, 예를 들어 무기 재료, 금속 재료 또는 플라스틱 재료 등에 의하여 형성되어 있다. 무기 재료는, 예를 들어 규소(Si), 산화규소(SiO_x), 질화규소(SiN_x) 또는 산화알루미늄(AlO_x) 등이다. 이 산화규소에는, 유리 또는 스핀 온 글래스(SOG) 등이 포함된다. 금속 재료는, 예를 들어 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 또는 스테인레스 등이다. 플라스틱 재료는, 예를 들어 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리에틸에텔케톤(PEEK) 등이다.

이 지지 베이스(31)는, 광 투과성이어도 되고, 비광 투과성이어도 된다. 대향 기판(40)측에 있어서 화상이 표시되기 때문에, 지지 베이스(31)는 반드시 광 투과성일 필요가 없기 때문이다. 또한, 지지 베이스(31)는, 웨이퍼 등의 강성을 갖는 기판이어도 되고, 가요성을 갖는 박층 유리 또는 필름이어도 되지만, 그 중에서도, 후자인 것이 바람직하다. 플렉시블(절곡 가능)한 표시 장치를 실현할 수 있기 때문이다.

TFT(32)는, 화소를 선택하기 위한 스위칭용 소자이다. 또한, TFT(32)는, 채널층으로서 무기 반도체층을 사용한 무기 TFT이어도 되고, 유기 반도체층을 사용한 유기 TFT이어도 된다. 보호층(33) 및 평탄화 절연층(34)은, 예를 들어 폴리이미드 등의 절연성 수지 재료에 의하여 형성되어 있다. 단, 보호층(33)의 표면이 충분히 평탄하면, 평탄화 절연층(34)은 없어도 된다. 화소 전극(35)은, 예를 들어 금(Au), 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등의 금속 재료에 의하여 형성되어 있다. 이 화소 전극(35)은, 보호층(33) 및 평탄화 절연층(34)에 형성된 콘택트 홀(도시하지 않음)을 통하여 TFT(32)에 접속되어 있다.

(대향 기판)

대향 기판(40)은, 예를 들어 지지 베이스(41)의 일면에 대향 전극(42)이 전체면 형성된 것이다. 단, 대향 전극(42)은, 화소 전극(32)과 마찬가지로, 매트릭스형 또는 세그먼트형으로 배치되어 있어도 된다.

지지 베이스(41)는, 광 투과성인 것을 제외하고, 지지 베이스(31)과 마찬가지 재료에 의하여 형성되어 있다. 대향 기판(40)측에 있어서 화상이 표시되기 때문에, 지지 베이스(41)는 광 투과성일 필요가 있기 때문이다. 대향 전극(42)은, 예를 들어 산화인듐-산화주석(ITO), 산화안티몬-산화주석(ATO), 불소 도핑 산화주석(FTO) 또는 알루미늄 도핑 산화아연(AZO) 등의 광 투광성 도전성 재료(투명 전극 재료)에 의하여 형성되어 있다.

대향 기판(40)측에 있어서 화상을 표시하는 경우에는, 대향 전극(42)을 개재하여 전기 영동 소자(50)를 보게 되기 때문에, 그 대향 전극(42)의 광 투과성(투과율)은 가능한 한 높은 것이 바람직하며, 예를 들어 80％ 이상이다. 또한, 대향 전극(42)의 전기 저항은, 가능한 한 낮은 것이 바람직하며, 예를 들어 100Ω/□ 이하이다.

(전기 영동 소자)

전기 영동 소자(50)는, 상술한 전기 영동 소자와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 구체적으로는, 전기 영동 소자(50)는, 절연성 액체(51) 중에, 복수의 전기 영동 입자(52)와, 복수의 세공(54)을 갖는 다공질층(53)을 포함하고 있다. 절연성 액체(51)는, 구동 기판(30)과 대향 기판(40) 사이의 공간에 충전되어 있으며, 다공질층(53)은, 예를 들어 스페이서(60)에 의하여 지지되어 있다. 절연성 액체(51)가 충전되어 있는 공간은, 다공질층(53)을 경계로 하여, 화소 전극(35)에 가까운 측의 대피 영역 R1과, 대향 전극(42)에 가까운 측의 이동 영역 R2로 구분되어 있다. 절연성 액체(51), 전기 영동 입자(52) 및 다공질층(53)의 구성은, 각각 절연성 액체(1), 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)의 구성과 마찬가지이다. 또한, 도 4 및 도 5에서는, 도시 내용을 간략화하기 위하여, 세공(54)의 일부만을 도시하고 있다.

(스페이서)

스페이서(60)는, 예를 들어 고분자 재료 등의 절연성 재료에 의하여 형성되어 있다.

스페이서(60)의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서도, 전기 영동 입자(52)의 이동을 방해하지 않고, 그 전기 영동 입자(52)를 균일 분포시키는 형상인 것이 바람직하며, 예를 들어 격자형이다. 또한, 스페이서(60)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서도, 소비 전력을 낮게 하기 위하여 가능한 한 얇은 것이 바람직하며, 예를 들어 10㎛ 내지 100㎛이다.

(표시 장치의 동작)

이 표시 장치에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 초기 상태에 있어서, 복수의 전기 영동 입자(52)가 대피 영역 R1에 위치하고 있다. 이 경우에는, 모든 화소에 있어서 전기 영동 입자(52)가 다공질층(53)에 의하여 차폐되어 있기 때문에, 대향 기판(40)측에서 전기 영동 소자(50)를 보면, 콘트라스트가 발생하고 있지 않은(화상이 표시되지 않은) 상태에 있다.

TFT(32)에 의하여 화소가 선택되고, 화소 전극(35)와 대향 전극(42) 사이에 전계가 인가되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 전기 영동 소자(52)가 대피 영역 R1로부터 다공질층(53)(세공(54))을 경유하여 이동 영역 R2로 이동한다. 이 경우에는, 전기 영동 입자(52)가 다공질층(53)에 의하여 차폐되어 있는 화소와, 전기 영동 입자(52)가 다공질층(53)에 의하여 차폐되지 않은 화소가 병존하기 때문에, 대향 기판(40)측에서 전기 영동 소자(50)를 보면, 콘트라스트가 발생한 상태로 된다. 이것에 의하여 화상이 표시된다.

(표시 장치의 작용 및 효과)

이 표시 장치에 의하면, 전기 영동 소자(50)가 상술한 전기 영동 소자와 마찬가지의 구성을 갖고 있기 때문에, 전기 영동 소자의 명표시 및 암표시에 있어서의 반사 특성이 향상되어, 콘트라스트가 향상된다. 따라서, 표시 특성이 향상된 고품위의 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

<3. 실시예>

이어서, 본 기술의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

(실험예 1)

이하의 수순에 의하여, 흑색(암표시용)의 전기 영동 입자(10) 및 백색(명표시용)의 다공질층(20)(입자 함유 섬유형 구조체)을 사용하여, 표시 장치를 제작하였다. 또한, 실험예 1에 있어서의 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)은 함께 음으로 대전되도록 제조하였다.

(전기 영동 입자의 제조)

우선, 수산화나트륨 43g과 규산나트륨 0.37g을 물 43g에 용해시켜 용액 A를 얻었다. 계속해서, 용액 A를 교반하면서 복합 산화물 미립자(다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤 제조 다이피록사이드 컬러 TM3550) 5g을 추가하여 교반(15분 간)한 후, 초음파 교반(30℃ 내지 35℃, 15분 간)하였다. 이어서, 용액 A를 가열(90℃)한 후, 0.22㏖/㎤의 황산 15㎤(=㎖)와, 규산나트륨 6.5㎎ 및 수산화나트륨 1.3㎎이 용해된 수용액 7.5㎤를 2시간에 걸쳐 적하하였다. 계속해서, 용액 A를 냉각(실온)한 후, 1㏖/㎤의 황산 1.8㎤를 첨가한 후, 원심 분리(3700rpm, 30분 간) 및 데칸테이션을 행하였다. 이어서, 에탄올에 재분산시키고 난 후 함께 원심 분리(3500rpm, 30분 간)함과 아울러 데칸테이션을 행하는 작업을 2회 반복한 후, 각 보틀에 에탄올 5㎤와 물 0.5㎤의 혼합액을 첨가하고 초음파 교반(1시간)하여, 실란 피복 복합 산화물 입자의 분산 용액을 얻었다.

계속해서, 물 3㎤와, 에탄올 30㎤와, 알릴트리에톡시실란 2g을 혼합하고 교반(7분 간)한 후, 분산 용액을 전량 투입하였다. 계속해서, 혼합 용액을 교반(10분 간)한 후, 원심 분리(3500rpm, 30분 간)하였다. 계속해서, 데칸테이션을 행한 후, 에탄올에 재분산시키고 난 후 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하는 세정 작업을 2회 반복하였다. 데칸테이션을 행한 후, 감압 환경(실온) 중에서 건조(6시간)하고, 감압 환경(70℃) 중에서 건조(2시간)하여 고형물을 얻었다. 계속해서, 고형물에 톨루엔 50㎤를 첨가하여 용액 B로 한 후, 롤 밀로 교반(12시간)하였다. 계속해서, 용액 B를 3구 플라스크로 옮기고, 아크릴산 0.5g과 2,5-디메틸-1,5-헥사디엔 2.0g을 투입한 후, 질소 기류 하에서 교반(20분 간)하였다. 이어서, 용액 B를 더 교반(50℃에서 20분 간)한 후 AIBN 0.01g이 톨루엔 3㎤에 용해된 용액 C를 첨가하고 가열(65℃)하였다. 계속해서, 혼합 용액을 교반(1시간) 후, 냉각(실온)하고 난 후 아세트산에틸과 함께 보틀에 흘려 넣고, 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하였다. 계속해서, 데칸테이션을 행한 후, 아세트산에틸에 재분산시키고 난 후 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하는 세정 작업을 3회 반복하고 감압 환경(실온) 중에서 건조(12시간)한 후, 다시 감압 환경(70℃) 중에서 건조(2시간)하였다. 이것에 의하여, 중합체 피복 안료를 포함하는 흑색의 영동 입자가 얻어졌다.

(절연성 액체의 제조)

이어서, 절연성 액체로서, OLOA1200(셰브론사 제조)을 5.0％, 2,5-헥산디온을 1.0％, 이소파라핀(엑슨 모빌사 제조 IsoparG)을 94％ 포함하는 유기 용매를 준비하였다. 이 경우에는, 필요에 따라, 절연성 액체 9.7g에 영동 입자 0.2g을 추가하고, 글래스 비즈(0.8㎜φ)를 첨가한 비즈 밀로 교반(1시간)하였다. 계속해서, 혼합액을 유리 섬유 필터로 걸러 비즈를 제거하고, 영동 입자가 분산된 절연성 액체를 얻었다.

(다공질층의 제조)

이어서, 섬유형 구조체의 형성 재료로서 폴리아크릴로니트릴(Aldrich사 제조: 분자량=150000) 12g을 DMF 88g에 용해시켜 용액 D를 준비하였다. 계속해서, 비영동 입자인, 예를 들어 산화티타늄(사카이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조 TITONE R-42) 40g을 용액 D 60g에 첨가한 후, 비즈 밀로 혼합하여 방사 용액을 준비하였다. 계속해서, 방사 용액을 시린지에 넣고, 소정의 패턴 형상의 화소 전극(ITO)이 형성된 유리 기판 상에서, 전계 방사 장치(가부시키가이샤 메크 제조 NANON)를 사용하여 8왕복 분의 방사를 행하였다. 방사 조건은, 전계 강도=28㎸, 토출 속도=0.5㎤/분, 방사 거리=15㎝, 스캔 레이트=20㎜/초로 하였다. 계속해서, 진공 오븐(75℃) 중에서 유리 기판을 12시간 건조하여, 비영동 입자를 포함하는 섬유형 구조체를 형성하였다.

(표시 장치의 조립)

화소 전극이 형성된 유리 기판으로부터, 그 화소 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 부착된 불필요한 섬유형 구조체를 제거한 후, 대향 전극(ITO)이 전체면 형성된 유리 기판 상에 스페이서로서 PET 필름(30㎛ 두께)을 두었다. 그 위에 화소 전극 및 섬유형 구조체가 형성된 유리 기판을 중첩하였다. 또한, 다공질층과 중첩되지 않는 위치에는 비즈(외경=30㎛)를 포함하는 광 경화성 수지(세키스이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조 감광성 수지 포토 레크 A-400)를 묘화하였다. 마지막으로, 2매의 유리 기판 사이의 간극에, 전기 영동 입자가 분산된 절연성 액체를 주입한 후, 롤러로 전체를 가압하여 다공질층을 화소 전극 및 대향 전극에 인접시킨 후, 다시 전체를 가압하여 다공질층을 압축하였다.

(실험예 2)

실험예 2는 전기 영동 입자(10)를 양으로 대전시키고, 다공질층(20)을 음으로 대전시킨 것이다. 실험예 2는 전기 영동 입자의 제조 및 절연성 액체의 제조 이외에는, 상기 실험예 1과 마찬가지의 수순으로, 표시 장치를 제작하였다.

(전기 영동 입자의 준비)

계속해서, 물 3㎤와, 에탄올 30㎤와, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]-N'-(4-비닐벤질)에틸렌디아민염산염(40％ 메탄올 용액) 4g을 혼합하고 교반(7분 간)한 후, 분산 용액을 전량 투입하였다. 계속해서, 혼합 용액을 교반(10분 간)한 후, 원심 분리(3500rpm, 30분 간)하였다. 계속해서, 데칸테이션을 행한 후, 에탄올에 재분산시키고 난 후 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하는 세정 작업을 2회 반복하였다. 데칸테이션을 행한 후, 감압 환경(실온) 중에서 건조(6시간)하고, 감압 환경(70℃) 중에서 건조(2시간)하여 고형물을 얻었다. 계속해서, 고형물에 톨루엔 50㎤를 첨가하여 용액 B로 한 후, 롤 밀로 교반(12시간)하였다. 계속해서, 용액 B를 3구 플라스크로 옮기고, 아크릴산 0.5g과 2,5-디메틸-1,5-헥사디엔 2.0g을 투입한 후, 질소 기류 하에서 교반(20분 간)하였다. 이어서, 용액 B를 더 교반(50℃에서 20분 간)한 후 AIBN 0.01g이 톨루엔 3㎤에 용해된 용액 C를 첨가하고 가열(65℃)하였다. 계속해서, 혼합 용액을 교반(1시간)후, 냉각(실온)하고 난 후 아세트산에틸과 함께 보틀에 흘려 넣고, 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하였다. 계속해서, 데칸테이션을 행한 후, 아세트산에틸에 재분산시키고 난 후 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하는 세정 작업을 3회 반복하고 감압 환경(실온) 중에서 건조(12시간)한 후, 감압 환경(70℃) 중에서 더 건조(2시간)하였다. 이것에 의하여, 중합체 피복 안료를 포함하는 흑색의 영동 입자가 얻어졌다.

(절연성 액체의 제조)

이어서, 절연성 액체로서, N,N-디메틸프로판-1,3-디아민, 12-히드록시옥타데칸산 및 메톡시술포닐옥시메탄(Lubrizol사 제조 Solsperse17000)을 0.75％, 소르비탄트리올레이트(Span85)를 5.0％, 이소파라핀(엑슨 모빌사 제조 IsoparG)을 94％ 포함하는 유기 용매를 준비하였다. 이 경우에는, 필요에 따라, 절연성 액체 9.7g에 영동 입자 0.2g을 추가하고, 글래스 비즈(0.8㎜φ)를 첨가한 비즈 밀로 교반(1시간)하였다. 계속해서, 혼합액을 유리 섬유 필터로 걸러 비즈를 제거하고, 영동 입자가 분산된 절연성 액체를 얻었다.

(실험예 3)

실험예 3은 전기 영동 입자(10)의 재료로서 음으로 대전한 재료(복합 산화물 미립자(다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤 제조 다이피록사이드 컬러 TM3550))를 사용하여, 표면 처리를 행하지 않고, 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)이 음으로 대전된 것이다. 실험예 3은 전기 영동 입자의 제조에 있어서 표면 처리를 행하지 않는 것 이외에는, 상기 실험예 1과 마찬가지의 수순으로 표시 장치를 제작하였다.

(실험예 4, 5)

실험예 4, 5는 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)을 음으로 대전시킨 것이다. 이 실험예 4, 5는 전기 영동 입자의 제조, 구체적으로는 표면 처리의 방법이 상이한 것 이외에는, 상기 실험예 1과 마찬가지의 수순으로, 표시 장치를 제작하였다.

(전기 영동 입자의 준비)

계속해서, 물 3㎤와, 에탄올 30㎤와, 2-시아노에틸트리에톡시실란 2g(실험예 4), 글리시독시프로필트리메톡시실란 2g(실험예 5)을 혼합하고 교반(7분 간)한 후, 분산 용액을 전량 투입하였다. 계속해서, 혼합 용액을 교반(10분 간)한 후, 원심 분리(3500rpm, 30분 간)하였다. 계속해서, 데칸테이션을 행한 후, 에탄올에 재분산시키고 난 후 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하는 세정 작업을 2회 반복하였다. 데칸테이션을 행한 후, 감압 환경(실온) 중에서 건조(6시간)하고, 감압 환경(70℃) 중에서 건조(2시간)하여 고형물을 얻었다. 계속해서, 고형물에 톨루엔 50㎤를 첨가하여 용액 B로 한 후, 롤 밀로 교반(12시간)하였다. 계속해서, 용액 B를 3구 플라스크로 옮기고, 아크릴산 0.5g과 2,5-디메틸-1,5-헥사디엔 2.0g을 투입한 후, 질소 기류 하에서 교반(20분 간)하였다. 이어서, 용액 B를 더 교반(50℃에서 20분 간)한 후 AIBN 0.01g이 톨루엔 3㎤에 용해된 용액 C를 첨가하고 가열(65℃)하였다. 계속해서, 혼합 용액을 교반(1시간) 후, 냉각(실온)하고 난 후 아세트산에틸과 함께 보틀에 흘려 넣고, 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하였다. 계속해서, 데칸테이션을 행한 후, 아세트산에틸에 재분산시키고 난 후 원심 분리(3500rpm에서 30분 간)하는 세정 작업을 3회 반복하고 감압 환경(실온) 중에서 건조(12시간)한 후, 감압 환경(70℃) 중에서 더 건조(2시간)하였다. 이것에 의하여, 중합체 피복 안료를 포함하는 흑색의 영동 입자가 얻어졌다.

(실험예 6)

실험예 6은 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)을 함께 양으로 대전시킨 것이다. 이 실험예 6은 다공질층(20)의 제조 이외에는, 상기 실험예 2와 마찬가지의 수순으로 표시 장치를 제작하였다.

(다공질층의 제조)

이어서, 섬유형 구조체의 형성 재료로서 폴리먼트 NK-380(닛폰 쇼쿠바이사 제조: 분자량=100000) 15g을 DMF 75g에 용해시켜 용액 D를 준비하였다. 계속해서, 비영동 입자인, 예를 들어 산화티타늄(사카이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조TITONE R-42) 40g을 용액 D 60g에 첨가한 후, 비즈 밀로 혼합하여 방사 용액을 준비하였다. 계속해서, 방사 용액을 시린지에 넣고, 소정의 패턴 형상의 화소 전극(ITO)이 형성된 유리 기판 상에서, 전계 방사 장치(가부시키가이샤 메크 제조 NANON)를 사용하여 8왕복 분의 방사를 행하였다. 방사 조건은, 전계 강도=28㎸, 토출 속도=0.5㎤/분, 방사 거리=15㎝, 스캔 레이트=20㎜/초로 하였다. 계속해서, 진공 오븐(75℃) 중에서 유리 기판을 12시간 건조하여, 비영동 입자를 포함하는 섬유형 구조체를 형성하였다.

(실험예 7)

실험예 7은 전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)이 양으로 대전된 것이다. 이 실험예 6은, 전기 영동 입자(10)를 실험예 1의 수순으로, 다공질층(20)을 실험예 6의 수순을 사용하여 표시 장치를 제작하였다.

이들 실험예 1 내지 7의 표시 장치의 성능으로서, 흑색 반사율(％), 백색 반사율(％), 콘트라스트를 조사한 바, 표 1에 나타낸 결과가 얻어졌다.

흑색 반사율 및 백색 반사율을 측정하는 경우에는, 분광 광도계(오츠카 덴시사 제조 MCPD-7000)에 의하여, 45° 링 조명에 있어서 표준 확산판에 대한 기판 법선 방향의 반사율을 측정하였다. 이 경우에는, 흑색 표시 및 백색 표시 양쪽에 있어서 반사율이 안정되는 전압을 구동 전압(여기서는 15V)으로 하고, 각각의 표시 상태에 있어서의 반사율을 흑색 반사율 및 백색 반사율로 하였다. 또한, 콘트라스트는, 백색 반사율을 흑색 반사율로 나눈 값이다.

전기 영동 입자(10) 및 다공질층(20)이 함께 음으로 대전되어 있는 실험예 1, 3, 4(, 5)에서는, 비교예의 반사형 표시 장치에 사용되고 있는 구성을 갖는 실험예 2(전기 영동 입자(10)가 양, 다공질층(20)이 음으로 대전)의 콘트라스트비보다도 2배 이상(단, 실험예 5에 대해서는 1.3배 정도) 향상되었다. 또한, 실험예 2와는 반대의 구성(전기 영동 입자(10)가 음, 다공질층(20)이 양)을 갖는 실험예 7은, 실험예 2보다도 크게 콘트라스트비가 저하되어 있지만, 실험예 6과 같이 전기 영동 입자(10)의 전하를 다공질층(20)과 동일한 양으로 대전시킴으로써 실험예 1, 3, 4와 마찬가지로, 콘트라스트비가 높아져, 4배 향상되었다. 또한, 실험예 1, 3, 4와 실험예 5에 있어서의 콘트라스트비의 향상률의 차는, 다공질층(20)을 구성하는 섬유형 구조체(21)의 재료의 차이에 의한 것이다. 또한, 실험예 7의 콘트라스트비의 낮음은 이하의 이유에 의한 것이다. 일반적으로, 양으로 대전된 다공질층(20)을 형성하는 경우에는, 실험예 7과 같이, 그 관능기는 아미노기인 경우가 많다. 이 아미노기는, 예를 들어 시아노기 등과 비교하여 분자가 크고, 부피 밀도가 높다. 따라서, 전기 영동을 반복하는 동안에 다공질층의 세공에 있어서의 전기 영동 입자의 이동도가 저하되어, 콘트라스트비가 저하한다.

이상으로부터, 표시 장치의 콘트라스트비는 전기 영동 입자(10)와 다공질층(20)의 대전 극성을 동일하게 함으로써, 콘트라스트비가 향상된다고 할 수 있다. 특히, 다공질층(20)의 전하(음)에 맞춰 전기 영동 입자(10)의 전하를 제조함으로써보다 높은 콘트라스트비가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 전기 영동 입자에 부가되는 관능기의 종류에 따르지 않는 것을 알 수 있다.

이상, 실시 형태를 예로 들어 본 기술을 설명했지만, 본 기술은 상기 실시 형태에서 설명한 형태에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 기술의 전기 영동 소자는, 표시 장치에 한하지 않으며, 다른 전자 기기에 적용되어도 된다.

또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.

(1) 절연성 액체 중에, 복수의 전기 영동 입자와, 섬유형 구조체에 의하여 형성된 다공질층을 포함하고, 상기 전기 영동 입자와, 상기 다공질층은 동일한 대전 극성을 갖는 전기 영동 소자.

(2) 상기 전기 영동 입자는, 상기 다공질층과 동일한 대전 극성을 갖는, 상기 (1)에 기재된 전기 영동 소자.

(3) 상기 섬유형 구조체는, 상기 전기 영동 입자와는 상이한 광학적 반사 특성을 갖는 복수의 비영동 입자를 포함하는, 상기 (1) 또는 (2) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(4) 상기 섬유형 구조체는 고분자 재료 또는 무기 재료에 의하여 형성되어 있는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(5) 상기 섬유형 구조체의 평균 섬유 직경은 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(6) 상기 섬유형 구조체는 정전 방사법에 의하여 형성되어 있는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(7) 상기 섬유형 구조체는 나노파이버인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(8) 상기 전기 영동 입자 및 상기 비영동 입자는, 유기 안료, 무기 안료, 염료, 탄소 재료, 금속 재료, 금속 산화물, 유리 또는 고분자 재료에 의하여 형성되어 있는, 상기 (3) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(9) 상기 비영동 입자의 반사율은 상기 전기 영동 소자의 반사율보다도 높은, 상기 (3) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 전기 영동 소자.

(10) 전기 영동 입자를 형성하는 것과, 섬유형 구조체에 의하여 구성되는 다공질층을 형성하는 것과, 상기 영동 입자 및 상기 다공질층 중 어느 한쪽에, 다른 한쪽과 동일한 대전 극성을 부가하는 관능기를 도입하는 것을 포함하는 전기 영동 소자의 제조 방법.

(11) 적어도 한쪽이 광 투과성인 것과 아울러 각각에 전극이 설치된 한 쌍의 베이스 사이에 전기 영동 소자를 구비하고, 상기 전기 영동 소자는, 절연성 액체 중에, 복수의 전기 영동 입자와, 섬유형 구조체에 의하여 형성된 다공질층을 포함하며, 상기 전기 영동 입자와, 상기 섬유형 구조체는 동일한 대전 극성을 갖는 표시 장치.

본 출원은, 일본 특허청에 있어서 2011년 11월 22일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2011-255211호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의하여 본 출원에 원용한다.

당업자라면 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라, 다양한 수정, 조합, 부분 조합 및 변경을 상도할 수 있지만, 그들은 첨부된 청구 범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것임이 이해된다.

Claims

절연성 액체 중에, 복수의 전기 영동 입자와, 섬유형 구조체에 의하여 형성된 다공질층을 포함하고,
상기 전기 영동 입자와, 상기 다공질층은 동일한 대전 극성을 갖는, 전기 영동 소자.
제1항에 있어서,
상기 전기 영동 입자는, 상기 다공질층과 동일한 대전 극성을 갖는, 전기 영동 소자.
제1항에 있어서,
상기 섬유형 구조체는, 상기 전기 영동 입자와는 상이한 광학적 반사 특성을 갖는 복수의 비영동 입자를 포함하는, 전기 영동 소자.
제1항에 있어서,
상기 섬유형 구조체는 고분자 재료 또는 무기 재료에 의하여 형성되어 있는, 전기 영동 소자.
제1항에 있어서,
상기 섬유형 구조체의 평균 섬유 직경은 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하인, 전기 영동 소자.
제1항에 있어서,
상기 섬유형 구조체는 정전 방사법에 의하여 형성되어 있는, 전기 영동 소자.
제1항에 있어서,
상기 섬유형 구조체는 나노파이버인, 전기 영동 소자.
제3항에 있어서,
상기 전기 영동 입자 및 상기 비영동 입자는, 유기 안료, 무기 안료, 염료, 탄소 재료, 금속 재료, 금속 산화물, 유리 또는 고분자 재료에 의하여 형성되어 있는, 전기 영동 소자.
제3항에 있어서,
상기 비영동 입자의 반사율은 상기 전기 영동 소자의 반사율보다도 높은, 전기 영동 소자.
전기 영동 입자를 형성하는 것과,
섬유형 구조체에 의하여 구성되는 다공질층을 형성하는 것과,
상기 영동 입자 및 상기 다공질층 중 어느 한쪽에, 다른 한쪽과 동일한 대전 극성을 부가하는 관능기를 도입하는 것
을 포함하는, 전기 영동 소자의 제조 방법.
적어도 한쪽이 광 투과성인 것과 함께 각각에 전극이 설치된 한 쌍의 베이스 사이에 전기 영동 소자를 구비하고,
상기 전기 영동 소자는,
절연성 액체 중에, 복수의 전기 영동 입자와, 섬유형 구조체에 의하여 형성된 다공질층을 포함하며,
상기 전기 영동 입자와, 상기 섬유형 구조체는 동일한 대전 극성을 갖는, 표시 장치.