电泳材料、电泳显示装置、和电子机器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电泳材料、电泳显示装置、和电子机器。在电泳材料中，带电成第一极性的第一粒子、和带电成第二极性的第二粒子分散在溶剂中。将溶剂的总体积除以粒子的总数而得的体积称作自由体积，将粒子的平均体积和自由体积之和所占的球形空间的半径称作自由体积半径。第一粒子平均半径比第二粒子平均半径大，自由体积半径和第一粒子平均半径之差比第二粒子平均半径大，第二粒子的带电量比第一粒子的带电量大。
【专利说明】电泳材料、电泳显示装置、和电子机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电泳材料和电泳显示装置、和电子机器的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在电泳显示装置中，在夹着电泳材料对置的像素电极和共同电极之间施加电压，带电的白粒子、黑粒子等电泳粒子就会在空间移动，从而在显示区域形成图像。电泳粒子一旦在空间移动，即使移除电压，粒子彼此的凝聚力也会抑制扩散。因此，电泳显示装置具有即使不供给电力，也能够保持图像的性质，适合低消耗电力的电子书籍等。在以往的电泳材料中，如专利文献I中所记载，电泳粒子使用氧化钛等白粒子和被染色的丙烯酸系树脂粒子等红粒子。具体而言、将平均粒径为0.25微米的氧化钛Sg和平均粒径为4微米的丙烯酸系树脂粒子8g分散在80mL的十二烷基苯中作为电泳材料。
[0003]专利文献1:日本特开2011-118417号公报
【发明内容】
[0004]但以往的电泳材料存在以下课题:对施加电压的响应速度慢，难以用低电压驱动。换而言之，以往的电泳材料存在电泳性(低电压驱动、高速响应)差的课题。
[0005]本发明为了解决上述课题的至少一部分而完成，用以下的形态或应用例能够实现。
[0006](应用例I)本应用例所涉及的电泳材料，其特征在于，由粒子分散在溶剂中而成，将溶剂的总体体积除以粒子的总数而得的体积称作自由体积，将粒子的平均体积和自由体积之和所占的球形空间的半径称作自由体积半径，粒子至少含有带电成第一极性的第一粒子、和带电成第二极性的第二粒子，将第一粒子的平均半径称作第一粒子平均半径，将第二粒子的平均半径称作第二粒子平均半径，第一粒子平均半径比第二粒子平均半径大，自由体积半径和第一粒子平均半径之差比第二粒子平均半径大，第二粒子的带电量比第一粒子的带电量大。
[0007]通过该构造，由于粒子尺寸小的第二粒子的带电量大，所以第二粒子的电泳迁移率比第一粒子的电泳迁移率大，电泳容易进行。另一方面，第二粒子平均半径比从自由体积半径减去第一粒子平均半径后的距离还小，所以第二粒子能够容易地从第一粒子间的间隙穿过。总之，电泳迁移率大的第二粒子能够容易地从第一粒子间的间隙穿过。因此，能够加快电泳材料的响应速度，以低电压驱动电泳材料。换而言之，能够提供具有优异的电泳性的电泳材料。
[0008](应用例2)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第二粒子的表面被含有具有第二极性的官能团的高分子覆盖。
[0009]通过该构造，第一粒子的表面被含有具有无极性或第一极性的官能团的高分子覆盖，能够使第一粒子带电成第一极性，使第二粒子带电成第二极性。而且，由于第一粒子的带电量和第二粒子的带电量都可以独立地进行控制，所以可以使第二粒子的带电量比第一粒子的带电量大。
[0010](应用例3)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子和第二粒子的表面被无极性的高分子覆盖，第一粒子表面的无极性的高分子的覆盖率比第二粒子表面的无极性的闻分子的覆盖率大。
[0011]当粒子在溶剂中分散时，就会为了缓和粒子和溶剂的功函数差而发生电荷分离现象，粒子会带电。另一方面，当无极性的高分子吸附在粒子表面上时，粒子的表面带电被中和。因此，通过该构造，能够通过改变第一粒子和第二粒子的无极性的高分子覆盖率，使第一粒子带电成第一极性、第二粒子带电成第二极性，使第二粒子的带电量比第一粒子的带电量大。
[0012](应用例4)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子是白色，第二粒子是不同于白色的有色。
[0013]通过该构造，难以电泳的第一粒子为白色，在电泳材料中较均匀一致地分散，所以光的散射较均匀一致，能够实现明亮度高的白显示。
[0014](应用例5)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子的体积浓度比第二粒子的体积浓度大。
[0015]通过该构造，白色的第一粒子的体积比例比有色且容易移动的第二粒子的体积比例大，所以能够实现明売度闻的白显不。
[0016](应用例6)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子的折射率和溶剂的折射率之比大于I，第一粒子平均半径在0.05μπι以上0.4μπι以下的范围。
[0017]通过该构造，能够提高基于第一粒子的可见光散射效率。因此，能够实现明亮度高的白显示。
[0018](应用例7)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子平均半径在0.1 μ m以上0.15μπι以下的范围。
[0019]通过该构造，能够特别提高基于第一粒子的可见光散射效率。因此，能够实现更高明売度的白显不。
[0020](应用例8)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子是内部含有光学界面的树脂。
[0021]通过该构造，能够以第一粒子的表面和内部的光学界面这两者散射光。因此，能够实现闻明売度的白显不。
[0022](应用例9)在上述应用例所涉及的电泳材料中，优选第一粒子在内部含有空隙。
[0023]通过该构造，能够使第一粒子的内部容易地形成光学界面。而且，能够使第一粒子的密度比树脂的密度小、接近溶剂的密度，所以能够在提高分散稳定性的同时，使第一粒子在电泳材料中较均匀一致地分散。因此，能够在实现明亮度高的白显示的同时，提高图像保持特性。
[0024](应用例10)本应用例所涉及的电泳显示装置，其特征在于，具有上述任一应用例所述的电泳材料。
[0025]通过该构造，能够提供响应速度快、能够进行鲜明的显示、图像保持特性也优异的电泳显示装置。
[0026](应用例11)本应用例所涉及的电子机器，其特征在于，具有上述应用例所述的电泳显示装置。
[0027]通过该构造，能够提供响应速度快、能够进行鲜明的显示、图像保持特性也优异的电子机器。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是实施方式I中的电子机器的立体图。
[0029]图2是说明实施方式I所涉及的电泳显示装置的截面图。
[0030]图3是说明电泳材料的构造的模式图。
[0031]图4是说明电泳材料的间隙与浓度的关系的图。
[0032]图5是说明粒径与光的散射强度的关系的图。
[0033]图6是说明粒子的带电处理的图。
[0034]图7是实施方式I所涉及的电泳显示装置的电路图。
[0035]图8是表示电子纸的构造的 立体图。
[0036]图9是表示电子记事本的构造的立体图。
[0037]图10是说明实施方式2所涉及的电泳显示装置的截面图。
[0038]图11是说明变形例I所涉及的电泳材料的图。
[0039]图12是说明变形例2所涉及的电泳材料的图。
[0040]符号说明
[0041]10…显示区域、20...像素、21...像素开关用晶体管、22...像素电极、23...共同电极、24...电泳材料、25...保持电容、30...扫描线、40...数据线、50...共同电位线、70...驱动电路、71...控制器、72...扫描线驱动电路、73...数据线驱动电路、74...共同电位供给电路、80...第一基板、90…第二基板、100…电子机器、120…操作部、150…电泳显不装置、241…第一粒子、242…第二粒子、243…第三粒子、400…电子纸、500…电子记事本、501…盖。
【具体实施方式】
[0042]下面参照附图来说明本发明的实施方式。需说明的是，在以下各图中，为了变成能够看清各层、各部件的程度的大小，使各层、各部件的尺寸与实际有所不同。
[0043]实施方式I
[0044]电子机器的概要
[0045]图1是实施方式I中电子机器的立体图。先参照图1来说明实施方式I所涉及的电子机器和电泳显示装置的概要情况。
[0046]如图1所示，本发明所涉及的电子机器100具有电泳显示装置150、和用于对电子机器100进行操作的接口(界面)。所谓接口(界面)，具体而言，是操作部120，由开关等构成。电泳显示装置150是具有显示区域10的显示模块。显示区域10由多个像素20 (参照图7(a))形成，通过电控制这些像素20，从而在显示区域10显示图像。
[0047]电泳显示装置的构造
[0048]图2是说明实施方式I所涉及的电泳显示装置的截面图，图2的(a)说明的是第一显示，图2的(b)说明的是第二显示。需说明的是，将第一粒子241的颜色作为第一颜色，将显示第一颜色的情形作为第一显示。同样，将第二粒子242的颜色作为第二颜色，将显示第二颜色的情形作为第二显示。第一颜色和第二颜色不同，在本实施方式中，作为一例，使第一颜色为白色，第二颜色为黑色。接下来，使用图2来说明本实施方式所涉及的电泳显示装置150的构造。
[0049]电泳显示装置150具有第一基板80和第二基板90。显示区域10中多个像素20被配置成行列状。在第一基板80中的成为显示区域10的区域中，按每个像素20而形成像素电极22和像素电路(参照图7的(b))，在第二基板90的大致整个面形成有共同电极23。像素电路含有像素开关用晶体管21和保持电容25，一个像素20形成在扫描线30和数据线40的交点。进而，在像素20还配置了共同电位线50。第一基板80和第二基板90之间夹持电泳材料24。电泳材料24由粒子分散在溶剂中而成。粒子至少含有带电成第一极性的第一粒子241、和带电成第二极性的第二粒子242，这些粒子与图中没有示出的分散剂等添加剂一起分散在图中未示出的溶剂中，成为电泳材料24。
[0050]第一极性和第二极性是电性相反的极性，在本实施方式中，作为一例，使第一极性为负(minus)，使第二极性为正(plus)。结果、电泳材料24在像素电极22和共同电极23之间显示电泳性。由于第一粒子241和第二粒子242彼此带相反极性的电，所以通过对电泳材料24施加的电场，无论对于第一粒子241、还是第二粒子242都能够控制它们的分布位置。即，能够在不同的图像间使图像品质稳定。
[0051]第一粒子241的第一颜色和第二粒子242的第二颜色优选彼此互补。即，优选将在对第二粒子242照射白色光之际、第二粒子242吸收第一颜色而得到的反射色作为第二颜色。本实施方式中，作为一例，第一颜色是白色，第一粒子241呈现白色。因此，第二粒子242呈现的第二颜色是黑色。
[0052]第二基板90是透明的，使用者从第二基板90侧观看电泳显示装置150。因此，如图2的(a)所示，例如，为了呈现白显示，使白色的第一粒子241向共同电极23侧聚集，使黑色的第二粒子242向像素电极22侧聚集。入射到电泳显示装置150的光，被第一粒子241散射，呈现第一显示。反之，为了呈现黑显示，如图2的(b)所示，使黑色的第二粒子242向共同电极23侧聚集，使白色的第一粒子241向像素电极22侧聚集。入射到电泳显示装置150的光，被第二粒子242吸收第一颜色的光(该情形是白色)，成为第二显示(该情形是黑显示)。
[0053]本实施方式中，第二粒子242带电成第二极性，但第二粒子242被实施了比第一粒子241更强的、显示第二极性的带电处理。S卩，使第二粒子242的带电量比第一粒子241的带电量更大。换种说法，使第二粒子242的电泳迁移率比第一粒子241的电泳迁移率大。将图2的(a)和(b)进行比较就可以判断，在本实施方式中对电场敏锐响应而电泳的是第二粒子242。因此，第二粒子242需要强带电，电泳迁移率也必须大。另一方面，第一粒子241只要在第一基板80和第二基板90之间较均匀地分布即可，没有必要一定是强电泳。总之，本实施方式中，电泳显示装置150中，通过第二粒子242进行主电泳、第一粒子241进行弱电泳来进行显示的切换。通常对粒子实施带电处理，就会在溶剂中放出相反极性的离子，溶剂的绝缘性降低。在本实施方式的电泳材料24中，由于第一粒子241的带电处理弱，所以释放到溶剂中的离子的量也减少，溶剂的绝缘性增加。溶剂的电绝缘性增加，就能够对带电粒子有效地施加电场，所以电泳性提高。即，带电粒子所受到的实效电场强度变大，所以电泳性提高。这样以来，电泳显示装置150就能够显示优异的电泳性。而且，电泳材料24以第二粒子242比第一粒子241小、第二粒子242能够容易地穿过第一粒子241的粒子间间隙的方式而构成。通过这样，能够使带电量大，因此电泳迁移率也变大，体积小的第二粒子242能够容易地从第一粒子241的间隙穿过。结果、能够加快电泳材料24的响应速度，以低电压就能够驱动电泳材料24。换而言之，能够形成具有优异电泳性的电泳显示装置150。
[0054]电泳材料
[0055]图3是说明电泳材料的构造的模式图。此外，图4是说明电泳材料的间隙与浓度的关系的图。图5是说明粒径与光的散射强度的关系的图。图6是说明粒子的带电处理的图。下面参照图3~图6来说明本实施方式所涉及的电泳材料24。电泳材料24主要由被称作第一粒子241、第二粒子242的粒子、和溶剂以及其它添加剂构成。在下文中，在不需要对第一粒子241和第二粒子242特别地加以区分时，有时将两者一并简称为粒子。
[0056]经 申请人:深入研究，判断清楚了，以往的电泳材料电泳性差的原因是，没有对电泳粒子的粒径、浓度、带电量等因素加以考虑。因而，下面对含有第一粒子241、第二粒子242等的电泳材料24的最佳组成予以说明。首先，假设电泳材料24中含有从第一粒子241到第k粒子的k种粒子。这里、k是2以上的整数。将电泳材料24中的第i粒子的重量设为W i，将密度设为P it)进而，将电泳材料24中溶剂和添加剂合起来的材料重量设为W。，将该材料的密度设为P。。此时第i粒子的体积Vi以数学式I表示。
【权利要求】
1.一种电泳材料，其特征在于，由粒子分散在溶剂中而成，将所述溶剂的体积除以所述粒子的总数而得的体积称作自由体积，将所述粒子的平均体积和所述自由体积之和所占的球形空间的半径称作自由体积半径， 所述粒子至少含有带电成第一极性的第一粒子、和带电成第二极性的第二粒子，将所述第一粒子的平均半径称作第一粒子平均半径，将所述第二粒子的平均半径称作第二粒子平均半径， 所述第一粒子平均半径比所述第二粒子平均半径大， 所述自由体积半径和所述第一粒子平均半径之差比所述第二粒子平均半径大， 所述第二粒子的带电量比所述第一粒子的带电量大。
2.如权利要求1所述的电泳材料，其特征在于，所述第二粒子的表面被高分子覆盖，所述高分子含有具有所述第二极性的官能团。
3.如权利要求1所述的电泳材料，其特征在于，所述第一粒子和所述第二粒子的表面被无极性的高分子覆盖，所述第一粒子表面的、所述无极性的高分子的覆盖率比所述第二粒子表面的、所述无极性的高分子的覆盖率大。
4.如权利要求1?3的任一项所述的电泳材料，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.如权利要求4所述的电泳材料，其特征在于，所述第一粒子的体积浓度比所述第二粒子的体积浓度大。
6.如权利要求4或5所述的电泳材料，其特征在于，所述第一粒子的折射率和所述溶剂的折射率之比大于I，所述第一粒子平均半径在0.05 μ m以上0.4μ m以下的范围。
7.如权利要求6所述的电泳材料，其特征在于，所述第一粒子平均半径在0.1 μ m以上0.15 μ m以下的范围。
8.如权利要求4或5所述的电泳材料，其特征在于，所述第一粒子是内部含有光学界面的树脂。
9.如权利要求8所述的电泳材料，其特征在于，所述第一粒子在内部含有空隙。
10.一种电泳显示装置，其特征在于，具有权利要求1?9的任一项所述的电泳材料。
11.一种电子机器，其特征在于，具有权利要求10所述的电泳显示装置。
【文档编号】G02F1/167GK103543569SQ201310271191
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】山崎泰志 申请人:精工爱普生株式会社