電泳材料、電泳顯示裝置、和電子機器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電泳材料、電泳顯示裝置、和電子機器。在電泳材料中，帶電成第一極性的第一粒子、和帶電成第二極性的第二粒子分散在溶劑中。將溶劑的總體積除以粒子的總數(shù)而得的體積稱作自由體積，將粒子的平均體積和自由體積之和所占的球形空間的半徑稱作自由體積半徑。第一粒子平均半徑比第二粒子平均半徑大，自由體積半徑和第一粒子平均半徑之差比第二粒子平均半徑大，第二粒子的帶電量比第一粒子的帶電量大。
【專利說明】電泳材料、電泳顯示裝置、和電子機器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電泳材料和電泳顯示裝置、和電子機器的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在電泳顯示裝置中，在夾著電泳材料對置的像素電極和共同電極之間施加電壓，帶電的白粒子、黑粒子等電泳粒子就會在空間移動，從而在顯示區(qū)域形成圖像。電泳粒子一旦在空間移動，即使移除電壓，粒子彼此的凝聚力也會抑制擴散。因此，電泳顯示裝置具有即使不供給電力，也能夠保持圖像的性質(zhì)，適合低消耗電力的電子書籍等。在以往的電泳材料中，如專利文獻I中所記載，電泳粒子使用氧化鈦等白粒子和被染色的丙烯酸系樹脂粒子等紅粒子。具體而言、將平均粒徑為0.25微米的氧化鈦Sg和平均粒徑為4微米的丙烯酸系樹脂粒子8g分散在80mL的十二烷基苯中作為電泳材料。
[0003]專利文獻1:日本特開2011-118417號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]但以往的電泳材料存在以下課題:對施加電壓的響應(yīng)速度慢，難以用低電壓驅(qū)動。換而言之，以往的電泳材料存在電泳性(低電壓驅(qū)動、高速響應(yīng))差的課題。
[0005]本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而完成，用以下的形態(tài)或應(yīng)用例能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0006](應(yīng)用例I)本應(yīng)用例所涉及的電泳材料，其特征在于，由粒子分散在溶劑中而成，將溶劑的總體體積除以粒子的總數(shù)而得的體積稱作自由體積，將粒子的平均體積和自由體積之和所占的球形空間的半徑稱作自由體積半徑，粒子至少含有帶電成第一極性的第一粒子、和帶電成第二極性的第二粒子，將第一粒子的平均半徑稱作第一粒子平均半徑，將第二粒子的平均半徑稱作第二粒子平均半徑，第一粒子平均半徑比第二粒子平均半徑大，自由體積半徑和第一粒子平均半徑之差比第二粒子平均半徑大，第二粒子的帶電量比第一粒子的帶電量大。
[0007]通過該構(gòu)造，由于粒子尺寸小的第二粒子的帶電量大，所以第二粒子的電泳遷移率比第一粒子的電泳遷移率大，電泳容易進行。另一方面，第二粒子平均半徑比從自由體積半徑減去第一粒子平均半徑后的距離還小，所以第二粒子能夠容易地從第一粒子間的間隙穿過?？傊?，電泳遷移率大的第二粒子能夠容易地從第一粒子間的間隙穿過。因此，能夠加快電泳材料的響應(yīng)速度，以低電壓驅(qū)動電泳材料。換而言之，能夠提供具有優(yōu)異的電泳性的電泳材料。
[0008](應(yīng)用例2)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第二粒子的表面被含有具有第二極性的官能團的高分子覆蓋。
[0009]通過該構(gòu)造，第一粒子的表面被含有具有無極性或第一極性的官能團的高分子覆蓋，能夠使第一粒子帶電成第一極性，使第二粒子帶電成第二極性。而且，由于第一粒子的帶電量和第二粒子的帶電量都可以獨立地進行控制，所以可以使第二粒子的帶電量比第一粒子的帶電量大。
[0010](應(yīng)用例3)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子和第二粒子的表面被無極性的高分子覆蓋，第一粒子表面的無極性的高分子的覆蓋率比第二粒子表面的無極性的聞分子的覆蓋率大。
[0011]當(dāng)粒子在溶劑中分散時，就會為了緩和粒子和溶劑的功函數(shù)差而發(fā)生電荷分離現(xiàn)象，粒子會帶電。另一方面，當(dāng)無極性的高分子吸附在粒子表面上時，粒子的表面帶電被中和。因此，通過該構(gòu)造，能夠通過改變第一粒子和第二粒子的無極性的高分子覆蓋率，使第一粒子帶電成第一極性、第二粒子帶電成第二極性，使第二粒子的帶電量比第一粒子的帶電量大。
[0012](應(yīng)用例4)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子是白色，第二粒子是不同于白色的有色。
[0013]通過該構(gòu)造，難以電泳的第一粒子為白色，在電泳材料中較均勻一致地分散，所以光的散射較均勻一致，能夠?qū)崿F(xiàn)明亮度高的白顯示。
[0014](應(yīng)用例5)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子的體積濃度比第二粒子的體積濃度大。
[0015]通過該構(gòu)造，白色的第一粒子的體積比例比有色且容易移動的第二粒子的體積比例大，所以能夠?qū)崿F(xiàn)明売度聞的白顯不。
[0016](應(yīng)用例6)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子的折射率和溶劑的折射率之比大于I，第一粒子平均半徑在0.05μπι以上0.4μπι以下的范圍。
[0017]通過該構(gòu)造，能夠提高基于第一粒子的可見光散射效率。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)明亮度高的白顯示。
[0018](應(yīng)用例7)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子平均半徑在0.1 μ m以上0.15μπι以下的范圍。
[0019]通過該構(gòu)造，能夠特別提高基于第一粒子的可見光散射效率。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)更高明売度的白顯不。
[0020](應(yīng)用例8)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子是內(nèi)部含有光學(xué)界面的樹脂。
[0021]通過該構(gòu)造，能夠以第一粒子的表面和內(nèi)部的光學(xué)界面這兩者散射光。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)聞明売度的白顯不。
[0022](應(yīng)用例9)在上述應(yīng)用例所涉及的電泳材料中，優(yōu)選第一粒子在內(nèi)部含有空隙。
[0023]通過該構(gòu)造，能夠使第一粒子的內(nèi)部容易地形成光學(xué)界面。而且，能夠使第一粒子的密度比樹脂的密度小、接近溶劑的密度，所以能夠在提高分散穩(wěn)定性的同時，使第一粒子在電泳材料中較均勻一致地分散。因此，能夠在實現(xiàn)明亮度高的白顯示的同時，提高圖像保持特性。
[0024](應(yīng)用例10)本應(yīng)用例所涉及的電泳顯示裝置，其特征在于，具有上述任一應(yīng)用例所述的電泳材料。
[0025]通過該構(gòu)造，能夠提供響應(yīng)速度快、能夠進行鮮明的顯示、圖像保持特性也優(yōu)異的電泳顯示裝置。
[0026](應(yīng)用例11)本應(yīng)用例所涉及的電子機器，其特征在于，具有上述應(yīng)用例所述的電泳顯示裝置。
[0027]通過該構(gòu)造，能夠提供響應(yīng)速度快、能夠進行鮮明的顯示、圖像保持特性也優(yōu)異的電子機器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是實施方式I中的電子機器的立體圖。
[0029]圖2是說明實施方式I所涉及的電泳顯示裝置的截面圖。
[0030]圖3是說明電泳材料的構(gòu)造的模式圖。
[0031]圖4是說明電泳材料的間隙與濃度的關(guān)系的圖。
[0032]圖5是說明粒徑與光的散射強度的關(guān)系的圖。
[0033]圖6是說明粒子的帶電處理的圖。
[0034]圖7是實施方式I所涉及的電泳顯示裝置的電路圖。
[0035]圖8是表示電子紙的構(gòu)造的 立體圖。
[0036]圖9是表示電子記事本的構(gòu)造的立體圖。
[0037]圖10是說明實施方式2所涉及的電泳顯示裝置的截面圖。
[0038]圖11是說明變形例I所涉及的電泳材料的圖。
[0039]圖12是說明變形例2所涉及的電泳材料的圖。
[0040]符號說明
[0041]10…顯示區(qū)域、20...像素、21...像素開關(guān)用晶體管、22...像素電極、23...共同電極、24...電泳材料、25...保持電容、30...掃描線、40...數(shù)據(jù)線、50...共同電位線、70...驅(qū)動電路、71...控制器、72...掃描線驅(qū)動電路、73...數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路、74...共同電位供給電路、80...第一基板、90…第二基板、100…電子機器、120…操作部、150…電泳顯不裝置、241…第一粒子、242…第二粒子、243…第三粒子、400…電子紙、500…電子記事本、501…蓋。
【具體實施方式】
[0042]下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。需說明的是，在以下各圖中，為了變成能夠看清各層、各部件的程度的大小，使各層、各部件的尺寸與實際有所不同。
[0043]實施方式I
[0044]電子機器的概要
[0045]圖1是實施方式I中電子機器的立體圖。先參照圖1來說明實施方式I所涉及的電子機器和電泳顯示裝置的概要情況。
[0046]如圖1所示，本發(fā)明所涉及的電子機器100具有電泳顯示裝置150、和用于對電子機器100進行操作的接口(界面)。所謂接口(界面)，具體而言，是操作部120，由開關(guān)等構(gòu)成。電泳顯示裝置150是具有顯示區(qū)域10的顯示模塊。顯示區(qū)域10由多個像素20 (參照圖7(a))形成，通過電控制這些像素20，從而在顯示區(qū)域10顯示圖像。
[0047]電泳顯示裝置的構(gòu)造
[0048]圖2是說明實施方式I所涉及的電泳顯示裝置的截面圖，圖2的(a)說明的是第一顯示，圖2的(b)說明的是第二顯示。需說明的是，將第一粒子241的顏色作為第一顏色，將顯示第一顏色的情形作為第一顯示。同樣，將第二粒子242的顏色作為第二顏色，將顯示第二顏色的情形作為第二顯示。第一顏色和第二顏色不同，在本實施方式中，作為一例，使第一顏色為白色，第二顏色為黑色。接下來，使用圖2來說明本實施方式所涉及的電泳顯示裝置150的構(gòu)造。
[0049]電泳顯示裝置150具有第一基板80和第二基板90。顯示區(qū)域10中多個像素20被配置成行列狀。在第一基板80中的成為顯示區(qū)域10的區(qū)域中，按每個像素20而形成像素電極22和像素電路(參照圖7的(b))，在第二基板90的大致整個面形成有共同電極23。像素電路含有像素開關(guān)用晶體管21和保持電容25，一個像素20形成在掃描線30和數(shù)據(jù)線40的交點。進而，在像素20還配置了共同電位線50。第一基板80和第二基板90之間夾持電泳材料24。電泳材料24由粒子分散在溶劑中而成。粒子至少含有帶電成第一極性的第一粒子241、和帶電成第二極性的第二粒子242，這些粒子與圖中沒有示出的分散劑等添加劑一起分散在圖中未示出的溶劑中，成為電泳材料24。
[0050]第一極性和第二極性是電性相反的極性，在本實施方式中，作為一例，使第一極性為負(fù)(minus)，使第二極性為正(plus)。結(jié)果、電泳材料24在像素電極22和共同電極23之間顯示電泳性。由于第一粒子241和第二粒子242彼此帶相反極性的電，所以通過對電泳材料24施加的電場，無論對于第一粒子241、還是第二粒子242都能夠控制它們的分布位置。即，能夠在不同的圖像間使圖像品質(zhì)穩(wěn)定。
[0051]第一粒子241的第一顏色和第二粒子242的第二顏色優(yōu)選彼此互補。即，優(yōu)選將在對第二粒子242照射白色光之際、第二粒子242吸收第一顏色而得到的反射色作為第二顏色。本實施方式中，作為一例，第一顏色是白色，第一粒子241呈現(xiàn)白色。因此，第二粒子242呈現(xiàn)的第二顏色是黑色。
[0052]第二基板90是透明的，使用者從第二基板90側(cè)觀看電泳顯示裝置150。因此，如圖2的(a)所示，例如，為了呈現(xiàn)白顯示，使白色的第一粒子241向共同電極23側(cè)聚集，使黑色的第二粒子242向像素電極22側(cè)聚集。入射到電泳顯示裝置150的光，被第一粒子241散射，呈現(xiàn)第一顯示。反之，為了呈現(xiàn)黑顯示，如圖2的(b)所示，使黑色的第二粒子242向共同電極23側(cè)聚集，使白色的第一粒子241向像素電極22側(cè)聚集。入射到電泳顯示裝置150的光，被第二粒子242吸收第一顏色的光(該情形是白色)，成為第二顯示(該情形是黑顯示)。
[0053]本實施方式中，第二粒子242帶電成第二極性，但第二粒子242被實施了比第一粒子241更強的、顯示第二極性的帶電處理。S卩，使第二粒子242的帶電量比第一粒子241的帶電量更大。換種說法，使第二粒子242的電泳遷移率比第一粒子241的電泳遷移率大。將圖2的(a)和(b)進行比較就可以判斷，在本實施方式中對電場敏銳響應(yīng)而電泳的是第二粒子242。因此，第二粒子242需要強帶電，電泳遷移率也必須大。另一方面，第一粒子241只要在第一基板80和第二基板90之間較均勻地分布即可，沒有必要一定是強電泳。總之，本實施方式中，電泳顯示裝置150中，通過第二粒子242進行主電泳、第一粒子241進行弱電泳來進行顯示的切換。通常對粒子實施帶電處理，就會在溶劑中放出相反極性的離子，溶劑的絕緣性降低。在本實施方式的電泳材料24中，由于第一粒子241的帶電處理弱，所以釋放到溶劑中的離子的量也減少，溶劑的絕緣性增加。溶劑的電絕緣性增加，就能夠?qū)щ娏Ｗ佑行У厥┘与妶?，所以電泳性提高。即，帶電粒子所受到的實效電場強度變大，所以電泳性提高。這樣以來，電泳顯示裝置150就能夠顯示優(yōu)異的電泳性。而且，電泳材料24以第二粒子242比第一粒子241小、第二粒子242能夠容易地穿過第一粒子241的粒子間間隙的方式而構(gòu)成。通過這樣，能夠使帶電量大，因此電泳遷移率也變大，體積小的第二粒子242能夠容易地從第一粒子241的間隙穿過。結(jié)果、能夠加快電泳材料24的響應(yīng)速度，以低電壓就能夠驅(qū)動電泳材料24。換而言之，能夠形成具有優(yōu)異電泳性的電泳顯示裝置150。
[0054]電泳材料
[0055]圖3是說明電泳材料的構(gòu)造的模式圖。此外，圖4是說明電泳材料的間隙與濃度的關(guān)系的圖。圖5是說明粒徑與光的散射強度的關(guān)系的圖。圖6是說明粒子的帶電處理的圖。下面參照圖3~圖6來說明本實施方式所涉及的電泳材料24。電泳材料24主要由被稱作第一粒子241、第二粒子242的粒子、和溶劑以及其它添加劑構(gòu)成。在下文中，在不需要對第一粒子241和第二粒子242特別地加以區(qū)分時，有時將兩者一并簡稱為粒子。
[0056]經(jīng) 申請人:深入研究，判斷清楚了，以往的電泳材料電泳性差的原因是，沒有對電泳粒子的粒徑、濃度、帶電量等因素加以考慮。因而，下面對含有第一粒子241、第二粒子242等的電泳材料24的最佳組成予以說明。首先，假設(shè)電泳材料24中含有從第一粒子241到第k粒子的k種粒子。這里、k是2以上的整數(shù)。將電泳材料24中的第i粒子的重量設(shè)為W i，將密度設(shè)為P it)進而，將電泳材料24中溶劑和添加劑合起來的材料重量設(shè)為W。，將該材料的密度設(shè)為P。。此時第i粒子的體積Vi以數(shù)學(xué)式I表示。
【權(quán)利要求】
1.一種電泳材料，其特征在于，由粒子分散在溶劑中而成，將所述溶劑的體積除以所述粒子的總數(shù)而得的體積稱作自由體積，將所述粒子的平均體積和所述自由體積之和所占的球形空間的半徑稱作自由體積半徑， 所述粒子至少含有帶電成第一極性的第一粒子、和帶電成第二極性的第二粒子，將所述第一粒子的平均半徑稱作第一粒子平均半徑，將所述第二粒子的平均半徑稱作第二粒子平均半徑， 所述第一粒子平均半徑比所述第二粒子平均半徑大， 所述自由體積半徑和所述第一粒子平均半徑之差比所述第二粒子平均半徑大， 所述第二粒子的帶電量比所述第一粒子的帶電量大。
2.如權(quán)利要求1所述的電泳材料，其特征在于，所述第二粒子的表面被高分子覆蓋，所述高分子含有具有所述第二極性的官能團。
3.如權(quán)利要求1所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子和所述第二粒子的表面被無極性的高分子覆蓋，所述第一粒子表面的、所述無極性的高分子的覆蓋率比所述第二粒子表面的、所述無極性的高分子的覆蓋率大。
4.如權(quán)利要求1?3的任一項所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子是白色，所述第二粒子是不同于所述白色的有色。
5.如權(quán)利要求4所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子的體積濃度比所述第二粒子的體積濃度大。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子的折射率和所述溶劑的折射率之比大于I，所述第一粒子平均半徑在0.05 μ m以上0.4μ m以下的范圍。
7.如權(quán)利要求6所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子平均半徑在0.1 μ m以上0.15 μ m以下的范圍。
8.如權(quán)利要求4或5所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子是內(nèi)部含有光學(xué)界面的樹脂。
9.如權(quán)利要求8所述的電泳材料，其特征在于，所述第一粒子在內(nèi)部含有空隙。
10.一種電泳顯示裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1?9的任一項所述的電泳材料。
11.一種電子機器，其特征在于，具有權(quán)利要求10所述的電泳顯示裝置。
【文檔編號】G02F1/167GK103543569SQ201310271191
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】山崎泰志 申請人:精工愛普生株式會社