JP2017097090A - Electrophoretic particles and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、例えば電気泳動素子に用いられる泳動粒子およびこれを備えた表示装置に関する。 The present technology relates to electrophoretic particles used for, for example, an electrophoretic element and a display device including the same.
近年、携帯電話機または携帯情報端末等のモバイル機器の普及に伴い、低消費電力で高品位画質の表示装置(ディスプレイ)に関する需要が高まっている。特に最近では、電子書籍の配信事業が始まり、読書用途に適した様々なディスプレイが開発されている。その中でも、反射型のディスプレイは、紙と同様に外光の反射(散乱)を利用して明表示を行うため、より紙に近い表示品位が得られることから注目されている。 In recent years, with the widespread use of mobile devices such as mobile phones or personal digital assistants, there is an increasing demand for display devices (displays) with low power consumption and high image quality. In particular, recently, the electronic book distribution business has begun, and various displays suitable for reading applications have been developed. Among them, the reflective display is attracting attention because it provides bright display using reflection (scattering) of external light in the same manner as paper, so that a display quality closer to that of paper can be obtained.
反射型ディスプレイの中でも、電気泳動現象を利用した電気泳動型ディスプレイは、低消費電力であると共に応答速度が速く、読書用途に用いられるモバイル型ディスプレイの有力候補として期待されている。電気泳動型ディスプレイは、例えば、絶縁性液体中に荷電粒子を分散させると共に、多孔質層を配置するものである(例えば、特許文献1,2)。多孔質層は、例えば高分子材料からなる繊維状構造体と、この繊維状構造体に保持されると共に、荷電粒子とは光学的反射特性が異なる非泳動粒子とを含んでいる。このような電気泳動型ディスプレイは、電界に応じて荷電粒子が多孔質層の細孔を経て移動し、これによって表示の切り替えがなされる。
Among reflective displays, an electrophoretic display using an electrophoretic phenomenon is expected to be a promising candidate for a mobile display used for reading purposes because of its low power consumption and fast response speed. For example, an electrophoretic display disperses charged particles in an insulating liquid and arranges a porous layer (for example,
特に、特許文献1に記載の電気泳動素子では、荷電基を有する高分子材料によって表面の少なくとも一部が被覆された泳動粒子を用いることによってコントラストおよび応答速度の向上が図られている。特許文献2に記載の電気泳動素子では、多孔質層の平均孔径に対する泳動粒子の平均粒径を最適化することで高いコントラストの実現が試みられている。
In particular, in the electrophoretic element described in
しかしながら、一般に、コントラストおよび応答速度と、表示メモリ性とはトレードオフの関係にある。このため、コントラストおよび応答速度を向上させた場合、表示メモリ性が低下する虞があった。 However, in general, contrast and response speed are in a trade-off relationship with display memory performance. For this reason, when the contrast and the response speed are improved, there is a possibility that the display memory property is lowered.
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表示メモリ性を維持しながら白反射率および応答速度を向上させることが可能な泳動粒子および表示装置を提供することにある。 The present technology has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a migrating particle and a display device capable of improving white reflectance and response speed while maintaining display memory performance.
本技術の泳動粒子は、光学的反射特性を有するコア部と、コア部に化学的に吸着されている凝集抑制部とを備えたものである。 The migrating particles of the present technology include a core portion having optical reflection characteristics and an aggregation suppressing portion that is chemically adsorbed on the core portion.
本技術の表示装置は、絶縁性液体中に、上記泳動粒子と、繊維状構造体により形成されると共に、泳動粒子とは異なる光反射性を有する多孔質層とを備えたものである。 The display device of the present technology includes the above-described migrating particles and a porous layer that is formed of a fibrous structure and has a light reflectivity different from the migrating particles in an insulating liquid.
本技術の泳動粒子および表示装置では、光学的反射特性を有するコア部に凝集抑制部を化学的に吸着させることにより、コア部の凝集性が低下する。即ち、絶縁性液体中における泳動粒子の分散性能を向上させることが可能となる。 In the migrating particles and the display device of the present technology, the aggregation property of the core portion is reduced by chemically adsorbing the aggregation suppressing portion to the core portion having optical reflection characteristics. That is, it is possible to improve the dispersion performance of the migrating particles in the insulating liquid.
本技術の泳動粒子および表示装置によれば、光学的反射特性を有するコア部に凝集抑制部を化学的に吸着させるようにしたので、絶縁性液体中における泳動粒子の分散性能が向上し、これによって白反射率および応答速度を向上させることが可能となる。よって、表示メモリ性を維持しながら高コントラストおよび優れた応答性を有する表示装置を提供することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。 According to the migrating particles and the display device of the present technology, since the aggregation suppressing part is chemically adsorbed to the core part having optical reflection characteristics, the dispersion performance of the migrating particles in the insulating liquid is improved. Thus, it is possible to improve the white reflectance and the response speed. Therefore, it is possible to provide a display device having high contrast and excellent responsiveness while maintaining display memory properties. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure.
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(表面に分散剤が結合した泳動粒子)
1−1.泳動粒子の構成
1−2.表示装置の構成
1−3.表示装置の動作
1−4.作用・効果
2.第2の実施の形態(さらにカップリング剤を結合した泳動粒子)
3.適用例(電子機器)
4.実施例
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (electrophoretic particles having a dispersant bonded to the surface)
1-1. Configuration of electrophoretic particles 1-2. Configuration of display device 1-3. Operation of display device 1-4. Action / Effect Second embodiment (electrophoretic particles further coupled with a coupling agent)
3. Application example (electronic equipment)
4). Example
<1.実施の形態>
(1−1.泳動粒子の構成)
図1は本技術の第1の実施の形態に係る泳動粒子(泳動粒子10)の断面構成を模式的に表したものである。この泳動粒子10は、例えば後述する電気泳動素子1の絶縁性液体20中を電気的に泳動する荷電粒子として用いられる(例えば、図2参照)。本実施の形態では、泳動粒子10は、コア部11と、コア部11に化学的に吸着された凝集抑制部12とを有し、コア部11と凝集抑制部12とは、具体的には連結基13を介して結合された構成を有する。
<1. Embodiment>
(1-1. Configuration of electrophoretic particles)
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration of migrating particles (migrating particles 10) according to the first embodiment of the present technology. The
コア部11は、光学的反射特性を有するものであり、例えば、有機顔料,無機顔料,染料,炭素材料,金属材料,金属酸化物,ガラスまたは高分子材料(樹脂)等の粒子(粉末)により構成されている。コア部11には、これらのうちの1種類を用いてもよく、または2種類以上を用いてもよい。また、コア部11は、上記粒子を含む樹脂固形分の粉砕粒子またはカプセル粒子等により構成することも可能である。なお、上記炭素材料,金属材料,金属酸化物,ガラスまたは高分子材料に該当する材料は、有機顔料,無機顔料または染料に該当する材料から除く。
The
有機顔料は、例えば、アゾ系顔料、メタルコンプレックスアゾ系顔料、ポリ縮合アゾ系顔料、フラバンスロン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、アントラピリジン系顔料、ピランスロン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料またはインダンスレン系顔料等である。無機顔料は、例えば、亜鉛華、アンチモン白、鉄黒、硼化チタン、ベンガラ、マピコエロー、鉛丹、カドミウムエロー、硫化亜鉛、リトポン、硫化バリウム、セレン化カドミウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クロム酸鉛、硫酸鉛、炭酸バリウム、鉛白またはアルミナホワイト等である。染料は、例えば、ニグロシン系染料、アゾ系染料、フタロシアニン系染料、キノフタロン系染料、アントラキノン系染料またはメチン系染料等である。炭素材料は、例えば、カーボンブラック等である。金属材料は、例えば、金、銀または銅等である。金属酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、銅−クロム酸化物、銅−マンガン酸化物、銅−鉄−マンガン酸化物、銅−クロム−マンガン酸化物または銅−鉄−クロム酸化物等である。高分子材料は、例えば、可視光領域に光吸収域を有する官能基が導入された高分子化合物等である。可視光領域に光吸収域を有する高分子化合物であれば、その種類は特に限定されない。 Organic pigments include, for example, azo pigments, metal complex azo pigments, polycondensed azo pigments, flavanthrone pigments, benzimidazolone pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, anthraquinone pigments, perylene pigments, perinones. Pigments, anthrapyridine pigments, pyranthrone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinophthalone pigments or indanthrene pigments. Inorganic pigments include, for example, zinc white, antimony white, iron black, titanium boride, bengara, mapico yellow, red lead, cadmium yellow, zinc sulfide, lithopone, barium sulfide, cadmium selenide, calcium carbonate, barium sulfate, lead chromate Lead sulfate, barium carbonate, lead white or alumina white. Examples of the dye include nigrosine dyes, azo dyes, phthalocyanine dyes, quinophthalone dyes, anthraquinone dyes, and methine dyes. The carbon material is, for example, carbon black. The metal material is, for example, gold, silver or copper. Examples of metal oxides include titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, barium titanate, potassium titanate, copper-chromium oxide, copper-manganese oxide, copper-iron-manganese oxide, and copper-chromium-manganese oxide. Or copper-iron-chromium oxide. The polymer material is, for example, a polymer compound in which a functional group having a light absorption region in the visible light region is introduced. If it is a high molecular compound which has a light absorption area | region in visible region, the kind will not be specifically limited.
コア部11の具体的な材料は、例えば、電気泳動素子1がコントラストを生じさせるために泳動粒子10が担う役割に応じて選択される。例えば、後述する電気泳動素子1において、泳動粒子10により明表示される場合、コア部11には、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウムまたはチタン酸カリウム等の金属酸化物等が用いられる。泳動粒子10により暗表示される場合、コア部11には例えば、カーボンブラック等の炭素材料または銅−クロム酸化物、銅−マンガン酸化物、銅−鉄−マンガン酸化物、銅−クロム−マンガン酸化物および銅−鉄−クロム酸化物等の金属酸化物等が用いられる。中でも、コア部11には炭素材料を用いることが好ましい。炭素材料からなるコア部11は、優れた化学的安定性、移動性および光吸収性が得られるからである。
The specific material of the
泳動粒子10により明表示される場合、外部から視認される泳動粒子10の色は、コントラストを生じさせることができれば特に限定されないが、中でも、白色に近い色が好ましく、白色がより好ましい。一方、泳動粒子10により暗表示がされる場合、外部から視認される泳動粒子10の色は、コントラストを生じさせることができれば特に限定されないが、中でも、黒色に近い色が好ましく、黒色がより好ましい。いずれの場合でも、コントラストが高くなるからである。
When the migrating
コア部11は、絶縁性液体20中において正または負に帯電すると共に、分散性を向上させるため表面処理が施されている。具体的には、コア部11の表面には、複数の結合性官能基11A(第1の結合性官能基)が導入されている。結合性官能基11Aは、酸性または塩基性の官能基であり、例えば塩基性またはアルコール性の水酸(−OH)基、カルボン酸(−COOH)基、アミノ(−NH2,−NHR,−NRR’)基等が挙げられる。結合性官能基11Aは、例えばコア部11に対して例えば0.2wt%以上導入されていることが好ましい。コア部11は、共沈法を用いて調製することが好ましく、これにより、任意の結合性官能基11Aをコア部11に対して0.2wt%以上導入させることが可能となる。なお、結合性官能基11Aの上記官能基に限定されるものではなく、後述する凝集抑制部12と結合可能な官能基であればよく、例えば中性の官能基でもよい。
The
コア部11の粒径は、例えば10nm以上500nm以下が好ましく、より好ましくは、50nm以上200nm以下である。
The particle size of the
凝集抑制部12は、コア部11の凝集を防ぎ、絶縁性液体20中に長期間に亘って分散させるためのものであり、例えば正、負のどちらか一方、または両方の電荷を有する。凝集抑制部12は、例えば分散剤であり、例えば高分子型分散剤および界面活性型分散剤が挙げられる。具体的には、例えば、Lubrizol社製のSolsperceシリーズ、BYK−Chemic社製のBYKシリーズまたはAnti−Terraシリーズ、TCI America社製Spanシリーズ、Croda社製HypermerシリーズあるいはLubrizol社製のADDCONATEシリーズ等が挙げられる。
The
凝集抑制部12は、コア部11の表面に存在する結合性官能基11Aと結合可能な結合性官能基12A(第2の結合性官能基)を有する。結合性官能基12Aは、酸性または塩基性の官能基であり、例えば塩基性またはアルコール性の水酸(−OH)基、カルボン酸(−COOH)基、アミノ(−NH2,−NHR,−NRR’)基等が挙げられる。本実施の形態では、コア部11の結合性官能基11Aと凝集抑制部12の結合性官能基12Aとが互いに結合した連結基13が形成されることにより、コア部11に凝集抑制部12が化学的に吸着、即ち結合される。なお、結合性官能基12Aは上記官能基に限定されるものではなく、コア部11の結合性官能基11Aと結合可能な官能基であればよい。結合性官能基12Aは、例えば中性の官能基でもよい。また、結合性官能基12Aは、分散剤を構成する分子内にもともと含まれている官能基でもよいし、別途分散剤を構成する分子に導入したものでもよい。
The
凝集抑制部12は、連結基13を介してコア部11に2分子以上結合されていることが好ましい。例えば、凝集抑制部12は、コア部11に対して例えば0.2wt%以上結合していることが好ましい。ここで、コア部11に対する0.2wt%とは、コア部11に存在する官能基部分のwt%である。これによりコア部11に吸着する分散剤の量が増えるため、絶縁性液体20中におけるコア部11の分散特性が向上する。また、凝集抑制部12は、分子内に複数の結合性官能基12Aを有することが好ましい。分子内に複数の結合性官能基12Aを有することにより、コア部11表面の結合性官能基11Aとの結合確率が向上するからである。
It is preferable that two or more molecules of the
連結基13は、例えば炭素(C)、水素(H)、窒素(N)および酸素(O)のうちの少なくとも1種を含んで構成されている。具体的には、例えばコア部11が結合性官能基11Aとして塩基性の水酸(−OH)基を有し、凝集抑制部12が結合性官能基12Aとしてカルボン酸(−COOH)基を有する場合には、連結基13は塩として形成されている。結合性官能基11Aとしてカルボン酸(−COOH)基を有し、結合性官能基12Aとしてアルコール性の水酸(−OH)基を有する場合には、連結基13はエステル結合として形成されている。また、結合性官能基11Aとしてカルボン酸(−COOH)基を有し、結合性官能基12Aとしてアミノ(−NH2,−NHR,−NRR’)基を有する場合には、連結基13はアミド結合として形成されている。なお、結合性官能基11Aおよび結合性官能基12Aの組み合わせは、それぞれ逆であってもよい。
The connecting
このような泳動粒子10は、例えば以下の方法により調製することができる。まず、共沈法を用いて作製された複合酸化物微粒子(表面の複数の結合性官能基11Aを有するコア部11)を有機溶剤等に加えて分散溶液Aを調製する。続いて、コア部11を分散させた分散溶液Aに、分散剤として例えばLubrizol社製のADDCONATE@Sを添加する。この分散溶液Aを、例えば100℃8時間攪拌したのち、洗浄作業として遠心分離およびデカンテーションを行う。これにより、未反応の分散剤は除去される。洗浄作業後に得られた沈殿物を乾燥させることにより、コア部11の表面に連結基13を介して凝集抑制部12が結合した泳動粒子10が得られる。
Such migrating
(1−2.表示装置の構成)
次に、表示素子として電気泳動素子1を備えた表示装置(表示装置2)について説明する。図2は、電気泳動素子1を用いた表示装置(表示装置2)の断面構成の一例を表したものである。この表示装置2は、電気泳動現象を利用して画像(例えば文字情報等)を表示する電気泳動型ディスプレイ(いわゆる電子ペーパーディスプレイ)であり、駆動基板40と対向基板50との間に電気泳動素子1が配置されている。図3は、電気泳動素子1の平面構成を模式的に表わしたものであり、図4は、図3に示した電気泳動素子1の断面構成を模式的に表したものである。電気泳動素子1は、電気泳動現象を利用してコントラストを生じさせるものである。電気泳動素子1は、絶縁性液体20中に、本実施の形態の泳動粒子10と、細孔33を有する多孔質層30とを含んでいる。
(1-2. Configuration of display device)
Next, a display device (display device 2) including the
駆動基板40は、板状部材41の一方の面に例えば、TFT(Thin Film Transistor)42、保護層43平坦化絶縁層44および画素電極45をこの順に有している。TFT42および画素電極45は、例えば画素配置に応じてマトリクス状またはセグメント状に配置されている。
The
板状部材41は、例えば、無機材料,金属材料またはプラスチック材料等により構成されている。無機材料としては、例えば、ケイ素(Si),酸化ケイ素(SiOX),窒化ケイ素(SiNX)または酸化アルミニウム(AlOX)等が挙げられる。酸化ケイ素には、ガラスまたはスピンオングラス(SOG)等が含まれる。金属材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)またはステンレス等が挙げられ、プラスチック材料としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)またはポリエチルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。
The plate-
表示装置2では、対向基板50側に画像が表示されるため、板状部材41は非光透過性であってもよい。板状部材41を、ウェハ等の剛性を有する基板により構成してもよく、あるいは可撓性を有する薄層ガラスまたはフィルム等により構成してもよい。板状部材41に可撓性材料を用いることにより、フレキシブル(折り曲げ可能)な表示装置2を実現できる。
In the
TFT42は、画素を選択するためのスイッチング用素子である。TFT42は、チャネル層として無機半導体層を用いた無機TFTでもよいし、有機半導体層を用いた有機TFTでもよい。保護層43および平坦化絶縁層44は、例えば、ポリイミド等の絶縁性樹脂材料により構成されている。保護層43の表面が十分に平坦であれば、平坦化絶縁層44を省略することも可能である。画素電極45は、例えば、金(Au)、銀(Ag)または銅(Cu)等の金属材料により形成されている。画素電極45は、保護層43および平坦化絶縁層44に設けられたコンタクトホール(図示せず)を通じてTFT42に接続されている。
The
対向基板50は、例えば板状部材51および対向電極52を有しており、板状部材51の全面(駆動基板40との対向面)に対向電極52が設けられている。対向電極52を、画素電極45と同様に、マトリクス状またはセグメント状に配置するようにしてもよい。
The
板状部材51は、光透過性であることを除き、板状部材41と同様の材料により構成されている。対向電極52には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)、酸化アンチモン−酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)またはアルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)等の光透光性導電性材料(透明電極材料)を用いることができる。
The plate-
対向基板50側に画像を表示する場合には、対向電極52を介して電気泳動素子1を見ることになるため、対向電極52の光透過性(透過率)は、できるだけ高いことが好ましく、例えば、80%以上である。また、対向電極52の電気抵抗は、できるだけ低いことが好ましく、例えば、100Ω/□以下である。
When displaying an image on the
電気泳動素子1は、駆動基板40と対向基板50との間に配置されている。電気泳動素子1は、上記のように、絶縁性液体20中に泳動粒子10と複数の細孔33を有する多孔質層30とを含み、絶縁性液体20は、駆動基板40と対向基板50との間の空間に充填されており、多孔質層30は、例えば、スペーサ60により支持されている。
The
絶縁性液体20が充填されている空間は、例えば、多孔質層30を境界として、画素電極45に近い側の待避領域R1と、対向電極52に近い側の表示領域R2とに区分けされている。なお、図2および後述の図5では、図示内容を簡略化するために、細孔33の一部だけを示している。
The space filled with the insulating
絶縁性液体20は、例えば、パラフィンまたはイソパラフィン等の有機溶媒により構成されている。絶縁性液体20には、1種類の有機溶媒を用いてもよく、あるいは複数種類の有機溶媒を用いるようにしてもよい。絶縁性液体20の粘度および屈折率は、できるだけ低くすることが好ましい。絶縁性液体20の粘度を低くすると泳動粒子10の移動性(応答速度)が向上する。また、これに応じて泳動粒子10の移動に必要なエネルギー(消費電力)は低くなる。絶縁性液体20の屈折率を低くすると、絶縁性液体20と多孔質層30との屈折率の差が大きくなり、多孔質層30の反射率が高くなる。
The insulating
絶縁性液体20には、例えば、着色剤,電荷調整剤,分散安定剤,粘度調整剤,界面活性剤または樹脂等を添加するようにしてもよい。
For example, a coloring agent, a charge adjusting agent, a dispersion stabilizer, a viscosity adjusting agent, a surfactant, or a resin may be added to the insulating
泳動粒子10は、1または2以上の荷電粒子であり、電界に応じ細孔33を経て移動する。泳動粒子10は、上記のようにコア部11が任意の光学的反射特性(光反射率)を有しており、コア部11の光反射率と、多孔質層30の光反射率との違いによりコントラスト(CR)が生じるようになっている。例えば、泳動粒子10が明表示し、多孔質層30が暗表示するようにしてもよく、泳動粒子10が暗表示し、多孔質層30が明表示するようにしてもよい。
The migrating
外部から電気泳動素子1を見ると、泳動粒子10が明表示する場合には泳動粒子10は、例えば、白色または白色に近い色に視認され、暗表示する場合には、例えば、黒色または黒色に近い色に視認される。このような泳動粒子10の色は、コントラストを生じさせることができれば特に限定されない。例えば、赤色や青色でもかまわない。
When the
絶縁性液体20中における泳動粒子10の含有量(濃度)は、特に限定されないが、例えば0.1重量%〜10重量%である。この濃度範囲では、泳動粒子10の遮蔽性および移動性が確保される。詳細には、泳動粒子10の含有量が0.1重量%よりも少ないと、泳動粒子10が多孔質層30を遮蔽(隠蔽)しにくくなり、十分にコントラストを生じさせることができない可能性がある。一方、泳動粒子10の含有量が10重量%よりも多いと、泳動粒子10の分散性が低下するため、その泳動粒子10が泳動しにくくなり、凝集する虞がある。
The content (concentration) of the migrating
なお、コア部11は、絶縁性液体20中における分散性を向上させるために、さらに表面処理がされていてもよい。この表面処理は、例えばロジン処理、顔料誘導体処理、グラフト重合処理またはマイクロカプセル化処理等である。特に、グラフト重合処理、マイクロカプセル化処理またはこれらを組み合わせることにより、コア部11の長期間の分散安定性をさらに向上させることができる。
Note that the
このような表面処理には、例えばコア部11の表面に吸着可能な官能基と重合性官能基とを有する材料(吸着性材料)等が用いられる。吸着可能な官能基は、コア部11の形成材料に応じて決定される。例えばコア部11がカーボンブラック等の炭素材料により構成されている場合には、4−ビニルアニリン等のアニリン誘導体、コア部11が金属酸化物により構成されている場合には、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル等のオルガノシラン誘導体をそれぞれ吸着することができる。重合性官能基は、例えば、ビニル基、アクリル基、メタクリル基等である。
For such surface treatment, for example, a material (adsorbent material) having a functional group and a polymerizable functional group that can be adsorbed on the surface of the
コア部11の表面に重合性官能基を導入し、これにグラフトさせて表面処理を行うようにしてもよい(グラフト性材料)。グラフト性材料は、例えば、重合性官能基と分散用官能基とを有している。分散用官能基は、絶縁性液体20中にコア部11を分散させ、その立体障害により分散性を保持するものである。絶縁性液体20が、例えば、パラフィンである場合には、分散用官能基として分岐状のアルキル基等を用いることができる。重合性官能基は、例えば、ビニル基,アクリル基,メタクリル基等である。グラフト性材料を重合およびグラフトさせるためには、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等の重合開始剤を用いればよい
A polymerizable functional group may be introduced on the surface of the
コア部11は、絶縁性液体20中で長期間に渡って分散および帯電しやすく、また、多孔質層30に吸着しにくいことが好ましい。このため、例えば絶縁性液体20中にさらに電荷調整剤を併用するようにしてもよい。
It is preferable that the
上記コア部11を絶縁性液体20中に分散させる方法の詳細については、「超微粒子の分散技術とその評価〜表面処理・微粉砕と気中/液中/高分子中の分散安定化〜(サイエンス&テクノロジー社)」等の書籍に掲載されている。
For the details of the method of dispersing the core 11 in the insulating
多孔質層30は泳動粒子10を遮蔽可能なものであり、繊維状構造体31および繊維状構造体31に保持された非泳動粒子32を有している。この多孔質層30は、繊維状構造体31により形成された3次元立体構造物(不織布のような不規則なネットワーク構造物)であり、複数の隙間(細孔33)が設けられている。繊維状構造体31により、多孔質層30の3次元立体構造を構成することで、光(外光)が乱反射(多重散乱)し、多孔質層30の反射率が高くなる。従って、多孔質層30の厚みが小さい場合であっても高反射率を得ることができ、電気泳動素子1のコントラストを向上させると共に泳動粒子10の移動に必要なエネルギーを小さくすることができる。また、細孔33の平均孔径が大きくなり、かつ多くの細孔33が多孔質層30に設けられる。これにより、泳動粒子10が細孔33を経由して移動し易くなり、応答速度が向上すると共に、泳動粒子10を移動させるために必要なエネルギーがより小さくなる。このような多孔質層30の厚みは、例えば、5μm〜100μmである。
The
繊維状構造体31は、繊維径(直径)に対して十分な長さを有する繊維状物質である。例えば、複数の繊維状構造体31が集合し、ランダムに重なって多孔質層30を構成する。1つの繊維状構造体31がランダムに絡みあって多孔質層30を構成していてもよい。あるいは、1つの繊維状構造体31による多孔質層30と複数の繊維状構造体31による多孔質層30とが混在していてもよい。
The
繊維状構造体31は例えば直線状に延在している。繊維状構造体31の形状は、どのようなものであってもよく、例えば、縮れていたり、途中で折れ曲がったりしていてもよい。あるいは、繊維状構造体31は途中で分岐していてもよい。
The
繊維状構造体31の最小繊維径は、例えば500nm以下であることが好ましく、より好ましくは300nm以下である。平均繊維径は、例えば0.1μm以上10μm以下であることが好ましいが、上記範囲外であってもよい。平均繊維径を小さくすることにより、光が乱反射し易くなり、また、細孔33の孔径が大きくなる。繊維状構造体31が非泳動粒子32を保持できるよう、その繊維径を決定する。平均繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡等を用いた顕微鏡観察により測定することができる。繊維状構造体31の平均長さは任意である。繊維状構造体31は、例えば、相分離法,相反転法,静電(電界)紡糸法,溶融紡糸法,湿式紡糸法,乾式紡糸法,ゲル紡糸法,ゾルゲル法またはスプレー塗布法等により形成される。このような方法を用いることにより、繊維径に対して十分な長さを有する繊維状構造体31を容易に、かつ安定して形成することができる。
For example, the minimum fiber diameter of the
繊維状構造体31は、高分子材料および無機材料の少なくとも一方により形成されており、特に、ナノファイバーにより構成することが好ましい。ここでナノファイバーとは、繊維径が1nm〜1000nmであり、長さが繊維径の100倍以上である繊維状物質である。このようなナノファイバーを繊維状構造体31として用いることにより、光が乱反射し易くなり、多孔質層30の反射率をより向上させることができる。即ち、電気泳動素子1のコントラストを向上させることが可能となる。また、ナノファイバーからなる繊維状構造体31では、単位体積中に占める細孔33の割合が大きくなり、細孔33を経由して泳動粒子10が移動し易くなる。従って、泳動粒子10の移動に必要なエネルギーを小さくすることができる。ナノファイバーからなる繊維状構造体31は、静電紡糸法により形成することが好ましい。静電紡糸法を用いることにより繊維径が小さい繊維状構造体31を容易に、かつ安定して形成することができる。
The
繊維状構造体31には、その光反射率が泳動粒子10の光反射率と異なるものを用いることが好ましい。これにより、多孔質層30と泳動粒子10との光反射率の差によるコントラストが形成され易くなる。絶縁性液体20中で光透過性(無色透明)を示す繊維状構造体31を用いるようにしてもよい。
It is preferable to use a
細孔33は、複数の繊維状構造体31が重なり合い、または1つの繊維状構造体31が絡まりあうことにより構成されている。この細孔33は、泳動粒子10が細孔33を経て移動し易いよう、できるだけ大きな平均孔径を有していることが好ましい。細孔33の平均孔径は、例えば、0.1μm以上10μm以下である。
The
非泳動粒子32は、繊維状構造体31に固定されており、電気泳動を行わない1または2以上の粒子である。非泳動粒子32は、保持されている繊維状構造体31の内部に埋設されていてもよく、あるいは、繊維状構造体31から部分的に露出していてもよい。
The
非泳動粒子32には、その光反射率が泳動粒子10の光反射率と異なるものを用いる。非泳動粒子32は、上記泳動粒子10のコア部11と同様の材料により構成することが可能である。詳細には、非泳動粒子32(多孔質層30)が明表示する場合には上記泳動粒子10が明表示する場合の材料、非泳動粒子32が暗表示する場合には上記泳動粒子10が暗表示する場合の材料をそれぞれ用いることができる。多孔質層30により明表示を行うとき、非泳動粒子32を金属酸化物により構成することが好ましい。これにより、優れた化学的安定性、定着性および光反射性を得ることができる。非泳動粒子32、泳動粒子10それぞれの構成材料は同じであってもよく、異なっていてもよい。非泳動粒子32が明表示または暗表示を行うときに外部から視認される色は、上記泳動粒子10について説明したものと同様である。
As the
このような多孔質層30は、例えば、以下の方法により形成することができる。まず、有機溶剤等に、例えば、高分子材料等の繊維状構造体31の構成材料を溶解させ、紡糸溶液を調製する。次いで、この紡糸溶液に非泳動粒子32を加えて十分に攪拌し、非泳動粒子32を分散させる。最後に、この紡糸溶液から例えば静電紡糸法により紡糸を行って非泳動粒子22を繊維状構造体31に固定し、多孔質層30を形成する。多孔質層30は、高分子フィルムに、レーザを使用して穴開け加工を施して細孔33を形成するようにしてもよく、多孔質層30に合成繊維等により編まれた布、または連泡多孔性高分子等を用いるようにしてもよい。
Such a
多孔質層30は、画素電極45および対向電極52のうちのどちらか一方に隣接していてもよく、待避領域R1と表示領域R2とが明確に区切られていなくてもよい。泳動粒子10は、電界に応じて画素電極45または対向電極52に向かって移動する。
The
スペーサ60の厚みは、例えば10μm〜100μmであり、できるだけ、薄くすることが好ましい。これにより、消費電力を抑えることができる。スペーサ60は、例えば、高分子材料等の絶縁性材料により構成され、駆動基板40と対向基板50との間に例えば格子状に設けられている。スペーサ60の配置形状は、特に限定されないが、泳動粒子10の移動を妨げず、かつ、泳動粒子10を均一分布させるように設けることが好ましい。
The
電気泳動素子1は、上記のように、泳動粒子10の光反射率と多孔質層30の光反射率との差によりコントラストを生じさせるものである。具体的には、泳動粒子10および多孔質層30のうち、明表示する方の光反射率が暗表示する方の光反射率よりも高くなっている。このような表示を行うことにより、明表示がなされる際の光反射率が、多孔質層30(3次元立体構造物)による光の乱反射を利用して著しく高くなる。従って、これに応じ、コントラストも著しく向上する。
As described above, the
(1−3.表示装置の動作)
電気泳動素子1内では、具体的には泳動粒子10が下記のような挙動を示すことによって表示がなされる。泳動粒子10は、一対の電極間に電圧が印加されると、それによって生じた電界の範囲内で多孔質層30の細孔を経て対応する電極側に移動する。泳動粒子10の移動した領域、移動しない領域に応じて、明表示および暗表示のうちのどちらか一方がなされ、画像が表示される。なお、非泳動粒子32の光反射率を、泳動粒子10よりも高くして、多孔質層30で明表示し、泳動粒子10で暗表示することが好ましい。
(1-3. Operation of display device)
In the
初期状態の表示装置2では、泳動粒子10が待避領域R1に配置されている(図2)。この場合には、全ての画素で泳動粒子10が多孔質層30により遮蔽されているため、対向基板50側から電気泳動素子1を見ると、コントラストが生じていない(画像が表示されていない)状態にある。
In the
一方、TFT42により画素が選択され、画素電極45と対向電極52との間に電界が印加されると、図5に示したように、画素毎に泳動粒子10が待避領域R1から多孔質層30(細孔33)を経由して表示領域R2に移動する。この場合には、泳動粒子10が多孔質層30により遮蔽されている画素と遮蔽されていない画素とが併存するため、対向基板50側から電気泳動素子1を見ると、コントラストが生じている状態になる。これにより、画像が表示される。
On the other hand, when a pixel is selected by the
この表示装置2によれば、高い応答速度を有する電気泳動素子1により、例えばカラー化や動画表示にも適した高品位な画像を表示できる。
According to the
(1−4.作用・効果)
反射型ディスプレイは、低消費電力であると共に、軽量且つ紙に近い表示品位を有することから読書用途等に用いられるモバイル型表示装置として注目されている。反射型ディスプレイの中でも、電気泳動現象を利用した電気泳動型ディスプレイは、応答速度が速いことから特に注目され、更なる低消費電力化や表示品位の向上が試みられている。
(1-4. Action and effect)
Reflective displays are attracting attention as mobile display devices used for reading purposes and the like because they have low power consumption and display quality that is light and close to paper. Among reflective displays, an electrophoretic display utilizing an electrophoretic phenomenon is particularly noted because of its high response speed, and attempts have been made to further reduce power consumption and improve display quality.
表示品位の中でも、コントラストおよび応答速度は、前述したように、例えば電界に応じて多孔質層内を移動する泳動粒子の表面の一部を、荷電基を有する高分子材料によって被覆することで向上させることができる。また、コントラストは、例えば多孔質層の平均孔径に対する泳動粒子の平均粒径を最適化することでも向上させることができる。しかしながら、一般にコントラストおよび応答速度と表示メモリ性とはトレードオフの関係にあるため、コントラストおよび応答速度を向上させた場合、表示メモリ性が低下する虞があった。 Among display quality, the contrast and response speed are improved by covering a part of the surface of the migrating particles that move in the porous layer in response to an electric field with a polymer material having a charged group, as described above. Can be made. The contrast can also be improved, for example, by optimizing the average particle size of the migrating particles with respect to the average pore size of the porous layer. However, since the contrast and response speed are generally in a trade-off relationship with the display memory property, there is a concern that the display memory property may be lowered when the contrast and response speed are improved.
これに対して、本実施の形態では、泳動粒子10を、光学的反射特性を有するコア部11に凝集抑制部12を化学的に吸着、例えば連結基13を介して結合させるようにした。これにより、泳動粒子10の凝集性が低下する。特に、この泳動粒子10を用いた表示装置2では、単に絶縁性液体20中に分散剤を添加した場合よりも絶縁性液体20中における泳動粒子10の分散性能が向上する。
On the other hand, in the present embodiment, the migrating
以上のように、本実施の形態の泳動粒子10およびこれを備えた表示装置2では、泳動粒子10を構成するコア部11の表面に凝集抑制部12を、例えば連結基13を介して結合させるようにした。これにより、表示素子として、泳動粒子10を有する電気泳動素子1を用いた表示装置2では、絶縁性液体20中における泳動粒子10の分散性能が向上し、表示メモリ性を維持しながら白反射率および応答性を向上させることが可能となる。
As described above, in the migrating
<2.第2の実施の形態>
図6は本技術の第2の実施の形態に係る泳動粒子(泳動粒子70)の断面構成を模式的に表わしたものである。この泳動粒子70は、上記第1の実施の形態と同様に、例えば後述する電気泳動素子1の絶縁性液体20中を電気的に泳動する荷電粒子である。泳動粒子70は、コア部11と、コア部11に化学的に吸着された凝集抑制部12とを有し、コア部11と凝集抑制部12とは、具体的には連結基13を介して結合されている。本実施の形態では、コア部11の表面には、凝集抑制部12の他に、カップリング剤71が化学的に吸着された構成を有する。カップリング剤71は、コア部11の表面の凝集抑制部12とは未結合の結合性官能基11Aを介して結合している。なお、第1の実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。
<2. Second Embodiment>
FIG. 6 schematically shows a cross-sectional configuration of the migrating particles (migrating particles 70) according to the second embodiment of the present technology. As in the first embodiment, the
カップリング剤71は、例えばシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤などが挙げられる。特に、本実施の形態に用いるカップリング剤としては、分子内に極性基を有するカップリング剤が好ましく、例えばシランカップリング剤を用いることが好ましい。泳動粒子70によって暗表示される場合には、分子内に極性基を有するカップリング剤を用いることにより、泳動粒子70は、カップリング剤の極性基によって帯電しやすくなる。よって、白反射率および書き込み速度がさらに向上する。
Examples of the coupling agent 71 include a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and an aluminate coupling agent. In particular, as the coupling agent used in the present embodiment, a coupling agent having a polar group in the molecule is preferable, and for example, a silane coupling agent is preferably used. When dark display is performed by the migrating
このような泳動粒子70は、例えば以下の方法により調製することができる。まず、共沈法を用いて作製された複合酸化物微粒子(表面の複数の結合性官能基11Aを有するコア部11)を有機溶剤等に加えて分散溶液Aを調製する。続いて、例えばシラン系カップリング剤を用いてコア部11の表面処理を行う。コア部11を分散させた分散溶液Aにカップリング剤として例えばオクタデシルトリメトキシシランを滴下する。この分散溶液Bを、例えば60℃3時間攪拌したのち、洗浄作業として遠心分離およびデカンテーションを行う。これにより、未反応のカップリング剤は除去される。次に、一部の結合性官能基11Aにカップリング剤が結合したコア部11を有機溶剤に再度分散して分散溶液Bを調整したのち、この分散溶液Bに分散剤として例えばLubrizol社製のADDCONATE@Sを添加する。この溶液Aを、例えば100℃8時間攪拌したのち、洗浄作業として遠心分離およびデカンテーションを行う。これにより、未反応の分散剤は除去される。洗浄作業後に得られた沈殿物を乾燥させることにより、コア部11の表面に凝集抑制部12と共に、カップリング剤71が結合した泳動粒子10が得られる。
Such migrating
以上のように、本実施の形態の泳動粒子70では、光反射特性を有するコア部11の表面に、凝集抑制部12とは未結合の結合性官能基11Aを介してカップリング剤71を結合させるようにした。これにより、泳動粒子70の凝集性がさらに低下し、例えば絶縁性液体20中における分散性能がさらに向上する。
As described above, in the migrating
また、分子内に極性を有するカップリング剤71を用いることにより、例えば絶縁性液体20中における帯電性が向上する。よって、上記第1の実施の形態における効果に加えて、本実施の形態の泳動粒子70を用いた表示装置2では、白反射率および書き込み速度が向上するという効果を奏する。
Further, by using the coupling agent 71 having polarity in the molecule, for example, the chargeability in the insulating
<3.適用例>
(電子機器)
次に、上記表示装置2の適用例について説明する。
<3. Application example>
(Electronics)
Next, an application example of the
本技術の表示装置2は、各種用途の電子機器に適用可能であり、その電子機器の種類は特に限定されない。この表示装置2は、例えば、以下の電子機器に搭載可能である。ただし、以下で説明する電子機器の構成はあくまで一例であるため、その構成は適宜変更可能である。
The
(適用例1)
図7A,7Bは、電子ブックの外観構成を表している。この電子ブックは、例えば、表示部110および非表示部120と、操作部130とを備えている。なお、操作部130は、図7Aに示したように非表示部120の前面に設けられていてもよいし、図7Bに示したように上面に設けられていてもよい。表示部110が表示装置2により構成される。なお、表示装置2は、図7A,7Bに示した電子ブックと同様の構成を有するPDA(Personal Digital Assistants)等に搭載されてもよい。
(Application example 1)
7A and 7B show the external configuration of the electronic book. The electronic book includes, for example, a
(適用例2)
図8は、タブレットパーソナルコンピュータの外観を表したものである。このタブレットパーソナルコンピュータは、例えば、タッチパネル部310および筐体320を有しており、タッチパネル部310が上記表示装置2により構成されている。
(Application example 2)
FIG. 8 shows the appearance of a tablet personal computer. The tablet personal computer has, for example, a touch panel unit 310 and a housing 320, and the touch panel unit 310 is configured by the
<4.実施例>
次に、本技術の泳動粒子10(および泳動粒子70)および泳動粒子10(および泳動粒子70)を用いた表示装置2の製造方法および表示特性について説明する。
<4. Example>
Next, the manufacturing method and display characteristics of the
(実験例1)
[泳動粒子の調製]
絶縁性液体はイソパラフィン(エクソンモービル社製IsoparG)に複合酸化物微粒子(銅−鉄−マンガンの酸化物:大日精化工業株式会社製ダイピロキサイドカラーTM9550)50gを加え、分散剤として、例えば下記式(1)に示したLubrizol社製のADDCONATE@Sを添加したのち、例えば100℃8時間攪拌した。これを室温まで冷却して遠心分離(6000rpmで10分間)およびデカンテーションを行った。続いて、このデカンテーション後の沈殿物をイソパラフィン(エクソンモービル社製IsoparG)に再分散させ、遠心分離(6000rpmで10分間)およびデカンテーションを行った。この洗浄作業を3回繰り返して得られた沈殿物を70℃の真空オーブンで一晩乾燥させた。これにより、表面に分散剤(凝集抑制部12)が結合した黒色の泳動粒子10(泳動粒子A)が得られた。
(Experimental example 1)
[Preparation of migrating particles]
The insulating liquid is isoparaffin (Isopar G manufactured by ExxonMobil) and 50 g of complex oxide fine particles (copper-iron-manganese oxide: Daipi Seika Kogyo Co., Ltd. Daipyroxide Side Color TM9550) added as a dispersant. After adding ADDCONATE @ S manufactured by Lubrizol represented by the formula (1), the mixture was stirred, for example, at 100 ° C. for 8 hours. This was cooled to room temperature, centrifuged (6000 rpm for 10 minutes), and decanted. Subsequently, the precipitate after the decantation was redispersed in isoparaffin (Isopar G manufactured by ExxonMobil), and centrifuged (at 6000 rpm for 10 minutes) and decanted. The precipitate obtained by repeating this washing operation three times was dried overnight in a vacuum oven at 70 ° C. As a result, black electrophoretic particles 10 (electrophoretic particles A) having a dispersant (aggregation suppression unit 12) bonded to the surface were obtained.
また、熱焼成法を用いて作製された複合酸化物粒子(旭日産業株式会社製Black3300)を用いた以外は、上記と同様の方法を用いて表面に分散剤(凝集抑制部12)が結合した黒色の泳動粒子10(泳動粒子B)を作製した。 Moreover, the dispersing agent (aggregation suppression part 12) couple | bonded with the surface using the method similar to the above except having used the complex oxide particle (Black 3300 by Asahi Sangyo Co., Ltd.) produced using the heat baking method. Black electrophoretic particles 10 (electrophoretic particles B) were prepared.
図9は共沈法を用いて作製された複合酸化物微粒子(コア部11)の赤外スペクトル図であり、図10は熱焼成法を用いて作製されたコア部11の赤外スペクトル図である。加熱処理などの前処理をせずに、フーリエ変換赤外分光光度計を用いてATR(Attenuated Total Reflection;減衰全反射法または全反射吸収)法による測定を行った。一般に、金属元素に化学吸着した水酸基は鋭い吸収を有するが、本測定条件では吸着水の影響や感度不足のため観測されなかった。一方、吸着水に由来する水酸基のピークは、一般に波長3600cm-1〜3200cm-1付近に幅広い吸収が観察される。図9では、3400cm-1近傍に幅広い吸収(矢印)が確認されたのに対し、図10では、この吸収がほとんど見られなかった。このことから、共沈法を用いるとコア表面の親水性が高まる事を間接的に捉える事ができたといえる。よって、コア部の表面により多くの結合性官能基11Aを導入することができたと考えられる。
FIG. 9 is an infrared spectrum diagram of the composite oxide fine particles (core portion 11) produced using the coprecipitation method, and FIG. 10 is an infrared spectrum diagram of the
図11は上記式(1)に示した分散剤の赤外スペクトル図であり、図12は共沈法を用いて調製した泳動粒子Aの赤外スペクトル図である。なお、図12に示した泳動粒子Aの赤外スペクトル図は、実際の赤外スペクトルから図9に示した分散剤未修飾のコア部11の赤外スペクトルを引いた差スペクトル図である。図11と図12とを比較すると、図11の波長1713cm-1に観察されるカルボン酸(−COOH)基の吸収が図12では消失し、代わりに、波長1564cm-1波長1424cm-1に吸収が確認された。この2つの吸収は、分散剤のカルボン酸基とコア部11の水酸基との酸塩基反応によって形成された塩に由来するものである。
FIG. 11 is an infrared spectrum diagram of the dispersant represented by the above formula (1), and FIG. 12 is an infrared spectrum diagram of the migrating particles A prepared using the coprecipitation method. Note that the infrared spectrum diagram of the migrating particles A shown in FIG. 12 is a difference spectrum diagram obtained by subtracting the infrared spectrum of the
図13は、上記式(1)分で示した分散剤、分散剤未修飾のコア部(TM9550)および分散剤が吸着した泳動粒子(泳動粒子A;TM9550−分散剤)の熱重量分析(Thermogravimetric Analysis:TG)の結果を表したものである。図13からわかるように、分散剤が吸着した泳動粒子Aは、分散剤の沸点よりも高温にシフトした。このことから、分散剤は泳動粒子に強く吸着した状態である(化学吸着している)ことがわかった。なお、図13の右側の縦軸は分散剤のみの場合に対応するものであり、左側の縦軸はTM9550およびTM9550−分散剤に対応するものである。 FIG. 13 shows the thermogravimetric analysis (Thermogravimetric) of the dispersant represented by the above-mentioned formula (1), the unmodified dispersant core (TM9550), and the electrophoretic particles (electrophoretic particle A; TM9550-dispersant) adsorbed with the dispersant. Analysis: TG). As can be seen from FIG. 13, the migrating particles A adsorbed with the dispersant were shifted to a higher temperature than the boiling point of the dispersant. From this, it was found that the dispersant was strongly adsorbed to the migrating particles (chemically adsorbed). In addition, the vertical axis | shaft of the right side of FIG. 13 respond | corresponds to the case of only a dispersing agent, and the vertical axis | shaft of the left side respond | corresponds to TM95550 and TM9550-dispersant.
以上のことから、共沈法を用いて調製した泳動粒子Aには、コア部11の表面に凝集抑制部12として上記式(1)で示した分散剤が結合していることが確認できた。
From the above, it was confirmed that the dispersing agent represented by the above formula (1) was bound to the surface of the
また、コア部11の表面の結合性官能基11A(ここでは、水酸(−OH)基)が、それぞれ0.1wt%(実験例1−1;泳動粒子Bを使用)、0.2wt%(実験例1−2泳動粒子Aを使用)、0.4wt%(実験例1−3泳動粒子Aを使用)である泳動粒子を調製した。なお、実験例1−2の泳動粒子は、上記手順で作製した泳動粒子Aに、分散に影響のない短アルキル鎖(具体的には、トリメトキシ(シリル)シラン)を部分的に修飾させて水酸基量を調製したものである。更に、以下の手順により、白色(明表示)の多孔質層(粒子含有繊維状構造体)を形成し、これと泳動粒子10(泳動粒子A)とを用いて表示装置を作製した。なお、コア部11表面の結合性官能基11Aの量は、熱重量分析およびTDS(Thermal Desorption Spectrometry)測定から算出したものである。
Further, the binding
[絶縁性液体の調製]
まず、分散剤Lubrizol社製のADDCONATE@S16.7gを絶縁性液体83.3gに溶解させた。絶縁性液体はイソパラフィン(エクソンモービル社製IsoparG)を用いた。この絶縁性液体9gに上記泳動粒子A1gを添加し、超音波分散を行った。続いて、遠心分離(6000rpmで90分間)を行い、デカンテーションを行った後、さらに絶縁性液体に再分散させた。この洗浄作業を3回繰り返し、得られた沈殿物を顔料成分が10重量%になるように絶縁性液体を加えた。続いて、この絶縁性液体79.0gに、ジ(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム1.0gおよび上記泳動粒子分散液20g加えて撹拌することにより、添加剤および黒色顔料を含有した絶縁性液体20を得た。
[Preparation of insulating liquid]
First, 16.7 g of ADDCONATE @ S manufactured by the dispersant Lubrizol was dissolved in 83.3 g of insulating liquid. Isoparaffin (Isopar G manufactured by ExxonMobil) was used as the insulating liquid. The electrophoretic particles A1 g were added to 9 g of this insulating liquid, and ultrasonic dispersion was performed. Subsequently, centrifugation (90 minutes at 6000 rpm) was performed, followed by decantation, and then redispersed in an insulating liquid. This washing operation was repeated three times, and an insulating liquid was added to the resulting precipitate so that the pigment component was 10% by weight. Subsequently, 1.0 g of sodium di (2-ethylhexyl) sulfosuccinate and 20 g of the migrating particle dispersion are added to 79.0 g of this insulating liquid and stirred to obtain an insulating
[多孔質層の調製]
次いで、繊維状構造体31の構成材料としてポリメチルメタクリレートを準備した。このポリメチルメタクリレート13gをN,N’−ジメチルホルムアミド84gに溶解させた後、この溶液(溶液B)7gに、非泳動粒子32として酸化チタン3gを加えてビーズミルで混合した。これにより繊維状構造体31を形成するための紡糸溶液が得られた。駆動基板に、所定パターンのITOからなる画素電極を形成した後、この紡糸溶液を用いて紡糸を行った。具体的には、紡糸溶液をシリンジに入れ、駆動基板上で1.3mg/cm2分の紡糸を行った。以上の工程により、駆動基板上に多孔質層30(非泳動粒子32を保持した繊維状構造体31)を形成した。紡糸は、電界紡糸装置(株式会社メック製NANON)を用いて行った。
[Preparation of porous layer]
Next, polymethyl methacrylate was prepared as a constituent material of the
[表示装置の組み立て]
駆動基板40上に多孔質層30を形成した後、駆動基板40から不要な多孔質層30を除去した。具体的には、画素電極45が設けられていない部分の多孔質層30を除去した。対向基板50として、板状部材51にITOからなる対向電極52を形成し、この対向基板50上にスペーサ60を配置した。スペーサ60には、ビーズ(外径30μm)を含む光硬化性樹脂(積水化学工業株式会社製感光樹脂フォトレックA−400(登録商標))を描画したものを用い、これを駆動基板40と重ねた際に多孔質層30と重ならない位置に設けた。対向基板50にスペーサ60を設けた後、これを多孔質層30が形成された駆動基板40と重ねた。このとき、スペーサ60により、多孔質層30を保持するようにして、画素電極45および対向電極52から多孔質層30を離間させた。次いで、駆動基板40と対向基板50との間に、上記3種類の泳動粒子Aがそれぞれ分散した絶縁性液体20を注入した。最後に、紫外線光を光硬化性樹脂に照射して、表示装置2(実験例1−1〜1−3)を作製した。
[Assembly of display device]
After forming the
表1は、実験例1−1〜実験例1−3の白反射率、コントラスト(CR)、書き込み速度および表示メモリ性をまとめたものである。 Table 1 summarizes the white reflectance, contrast (CR), writing speed, and display memory property of Experimental Example 1-1 to Experimental Example 1-3.
コントラストは、白反射率(%)および黒反射率(%)から、コントラスト=白反射率(%)/黒反射率(%)として算出した。白反射率(および黒反射率)は、表示装置に交流電圧(0.1Hzおよび15V)を1時間印加した後、分光測色計(横河電機製CD100)を用い、反射率を測定した。書き込み速度は、白表示から黒表示する際の白反射率が1/3の反射率になるまでの時間である。表示メモリ性は、10分間の反射率の維持率であり、ここでは初期白反射率(書き込み直後)と10分後の白反射率から算出した。 The contrast was calculated from the white reflectance (%) and the black reflectance (%) as contrast = white reflectance (%) / black reflectance (%). The white reflectance (and black reflectance) was measured by applying an AC voltage (0.1 Hz and 15 V) to the display device for 1 hour and then using a spectrocolorimeter (CD100 manufactured by Yokogawa Electric Corporation). The writing speed is the time until the white reflectance at the time of black display from white display becomes 1/3. The display memory property is a reflectance maintenance rate for 10 minutes, and is calculated from the initial white reflectance (immediately after writing) and the white reflectance after 10 minutes.
表1から、コア部11表面の結合性官能基11A、ここでは水酸基の量が多くなるに従って白反射率、コントラスト、書き込み速度および表示メモリ性のすべての表示特性が向上することがわかった。特に、0.2wt%以上とすることで、表示特性は大きく向上した。これは、コア部11の表面の結合性官能基11Aの量が多いことで凝集抑制部12として分散剤が効率よく結合され、これによって泳動粒子10の分散性が向上したことによると推察される。以上のことから、結合性官能基11Aは、コア部11に対して0.2wt%以上導入されていることが好ましいといえる。
From Table 1, it was found that as the amount of the binding
(実験2)
次に、上記製造手順と同様の方法を用いて泳動粒子10を含む表示装置2(実験例2−1〜2−3)を作製した。実験例2−1は、凝集抑制部12として、分子内に2つのカルボン酸基を有する上記式(1)に示した分散剤を用いたものであり、実験例2−2は、下記式(2)に示した分子内に1つのカルボン酸基を有する分散剤を、実験例2−3は、下記式(3)に示した分子内に3つのカルボン酸基を有する分散剤を用いたものである。
(Experiment 2)
Next, the display apparatus 2 (Experimental example 2-1 to 2-3) containing the migrating
表2は、実験例2−1,実験例2−2および実験例2−3の白反射率、コントラスト(CR)、書き込み速度および表示メモリ性をまとめたものである。 Table 2 summarizes the white reflectance, contrast (CR), writing speed, and display memory properties of Experimental Example 2-1, Experimental Example 2-2, and Experimental Example 2-3.
表2から、分子内にカルボン酸基が1つの分散剤を用いた実験例2−2は、分子内にカルボン酸基を2つ有する分散剤を用いた実験例2−1と比較して、白反射率、コントラスト、書き込み速度および表示メモリ性の全ての特性が低下した。一方、分子内にカルボン酸基を3つ有する分散剤を用いた実験例2−3では、コントラスト、書き込み速度および表示メモリ性は変わらないものの、実験例2−1よりも白反射率が向上した。このことから、凝集抑制部12として用いる分散剤として、分子内に結合性官能基12Aを複数、少なくとも2個以上持つものが好ましいことがわかった。
From Table 2, Experimental Example 2-2 using a dispersant having one carboxylic acid group in the molecule is compared with Experimental Example 2-1 using a dispersant having two carboxylic acid groups in the molecule. All the characteristics of white reflectance, contrast, writing speed, and display memory properties were lowered. On the other hand, in Experimental Example 2-3 using a dispersant having three carboxylic acid groups in the molecule, the white reflectance was improved as compared with Experimental Example 2-1, although the contrast, writing speed, and display memory properties were not changed. . From this, it was found that the dispersant used as the
(実験3)
次に、コア部11の表面に凝集抑制部12に加えてカップリング剤71(カップリング剤1〜7)を結合した泳動粒子70を調製し、これを用いた表示装置2(実験例3−1〜3−9)の表示特性を比較した。
(Experiment 3)
Next, the migrating
[泳動粒子の調製]
まず、テトラヒドロフラン400mlとメタノール400mlとの混合溶液を調製した後、この溶液に共沈法を用いて作製された複合酸化物微粒子(銅−鉄−マンガンの酸化物:大日精化工業株式会社製ダイピロキサイドカラーTM9550)50gを加え、超音波浴槽にて超音波攪拌(25℃〜35℃で30分間)を行った。続いて、例えばシラン系カップリング剤(カップリング剤1)0.2gを滴下したのち、例えば60℃3時間攪拌した。これを室温まで冷却したのち、洗浄作業として遠心分離およびデカンテーションを行った。この洗浄作業を3回繰り返して得られた沈殿物を70℃の真空オーブンで一晩乾燥させた。次いで、カップリング剤1が結合した複合酸化物微粒子を再びイソパラフィン(エクソンモービル社製IsoparG)に分散させたのち、分散剤として、例えば下記式(1)に示したLubrizol社製のADDCONATE@Sを添加した、例えば100℃8時間攪拌した。これを室温まで冷却して遠心分離(6000rpmで10分間)およびデカンテーションを行った。続いて、このデカンテーション後の沈殿物をイソパラフィン(エクソンモービル社製IsoparG)に再分散させ、遠心分離(6000rpmで10分間)およびデカンテーションを行った。この洗浄作業を3回繰り返して得られた沈殿物をイソパラフィン(エクソンモービル社製IsoparG)にて再分散させた。これにより、表面に分散剤(凝集抑制部12)およびカップリング剤71が結合した黒色の泳動粒子70(泳動粒子C)の分散液が得られた。この泳動粒子Cを用い、上記実験1と同様の方法を用いて表示装置(実験例3−1)を作製した。
[Preparation of migrating particles]
First, a mixed solution of 400 ml of tetrahydrofuran and 400 ml of methanol was prepared, and then composite oxide fine particles (copper-iron-manganese oxide produced by Daiichi Seika Kogyo Co., Ltd., manufactured by the coprecipitation method) 50 g of Pyroxide Color TM9550) was added, and ultrasonic stirring (at 25 ° C. to 35 ° C. for 30 minutes) was performed in an ultrasonic bath. Subsequently, for example, 0.2 g of a silane coupling agent (coupling agent 1) was dropped, and the mixture was stirred, for example, at 60 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, centrifugation and decantation were performed as washing operations. The precipitate obtained by repeating this washing operation three times was dried overnight in a vacuum oven at 70 ° C. Next, the composite oxide fine particles to which the
さらにカップリング剤71によるコア部11の表面修飾率を実験例3−1(表面修飾率18%)から変化させた実験例3−2(表面修飾率54%)および実験例3−3(表面修飾率104%)の泳動粒子70を調製し、その表示装置をそれぞれ作製した。なお、実験例3−2および実験例3−3で滴下したカップリング剤1の量は、それぞれ0.5g,1gである。
Furthermore, Experimental Example 3-2 (Surface Modification Rate 54%) and Experimental Example 3-3 (Surface) in which the surface modification rate of the core 11 by the coupling agent 71 was changed from Experimental Example 3-1 (Surface Modification Rate 18%).
なお、ここで、表面修飾率とは、以下の考え方を基に算出したものである。シランカップリング剤には、1分子中にコア部11の結合性官能基11Aに結合可能な部位(アンカー)が3つある。この3つのアンカー全てがコア部11の結合性官能基11Aに結合すると仮定すると、1モルのシランカップリング剤がコア部11を被覆する面積はどのシランカップリング剤でも同じだが、これによって増加する重量は、各シランカップリング剤の分子量によって異なる。シランカップリング剤の最小被覆面積を、(1モル分のシランカップリング剤×3つのアンカーによって形成される面積)/(シランカップリング剤の分子量)とし、最適添加量(1層コートに必要な量)を(コア部11の比表面積)/(シランカップリング剤の最小被覆面積)、1層コート時の重量増加分(wt%)を(分子量−脱離基×1層コートに必要な量)/シランカップリング剤の分子量とした場合、シランカップリング剤の表面被覆率は、(観測された修飾率)/(1層コート時の重量増加分)で算出される。
Here, the surface modification rate is calculated based on the following concept. The silane coupling agent has three sites (anchors) that can bind to the binding
また、実験例3−4〜3−9としては、カップリング剤として分子内に極性基を持たないカップリング剤2(C17H35COO−Ti−)(実験例3−4)、カップリング剤3(C18−SC)(実験例3−5)、分子内に極性基を有するカップリング剤4(SO3)(実験例3−6)、カップリング剤5(SO3H+C18−SC)(実験例3−7)、カップリング剤6(PO3)(実験例3−8)、カップリング剤7(PO3H+C18−SC)(実験例3−9)を用いたものである。 In addition, as Experimental Examples 3-4 to 3-9, a coupling agent 2 (C 17 H 35 COO—Ti—) having no polar group in the molecule as a coupling agent (Experimental Example 3-4), coupling Agent 3 (C 18 -SC) (Experimental Example 3-5), Coupling agent 4 (SO 3 ) having a polar group in the molecule (Experimental Example 3-6), Coupling agent 5 (SO 3 H + C 18) -SC) (experimental example 3-7), a coupling agent 6 (PO 3) (experimental example 3-8), a coupling agent 7 (PO 3 H + C 18 -SC) use the (experimental example 3-9) It was.
表3は、実験例3−1〜実験例3−3の白反射率、コントラスト(CR)、書き込み速度および表示メモリ性をまとめたものである。表5は、実験例3−4〜実験例3−9の白反射率、書き込み速度および表示メモリ性をまとめたものである。 Table 3 summarizes the white reflectance, contrast (CR), writing speed, and display memory properties of Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3. Table 5 summarizes the white reflectance, the writing speed, and the display memory properties of Experimental Example 3-4 to Experimental Example 3-9.
表3から、実験例3−1〜実験例3−3を比較することで表面修飾率が小さいと分散剤の吸着量が多くなり、白反射率が高くなる反面、表示メモリ性が低下する傾向があることがわかった。 From Table 3, by comparing Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3, if the surface modification rate is small, the amount of adsorption of the dispersant increases and the white reflectance increases, but the display memory property tends to decrease. I found out that
表4から、分子内に極性基を有するカップリング剤を用いた実験例3−6〜実験例3−9は、分子内に極性基を持たないカップリング剤を用いた実験例3−4,3−5と比較して、白反射率および書き込み速度が向上することがわかった。これは、極性基を有するカップリング剤が結合したことで、泳動粒子70の帯電性が向上したためと推察される。
From Table 4, Experimental Example 3-6 to Experimental Example 3-9 using a coupling agent having a polar group in the molecule are Experimental Examples 3-4 using a coupling agent having no polar group in the molecule. It was found that the white reflectance and writing speed were improved as compared with 3-5. This is presumably because the chargeability of the migrating
以上、第1、第2の実施の形態および実施例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。 Although the present technology has been described with reference to the first and second embodiments and examples, the present technology is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications can be made.
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and is not limited, Moreover, there may exist another effect.
(1)
本技術は以下のような構成も取ることができる。
光学的反射特性を有するコア部と、
前記コア部に化学的に吸着されている凝集抑制部と
を備えた泳動粒子。
(2)
前記コア部と前記凝集抑制部とは連結基を介して結合している、前記(1)に記載の泳動粒子。
(3)
前記連結基は、炭素(C)、水素(H)、窒素(N)および酸素(O)のうちの少なくとも1種を構成元素として含む基である、前記(2)に記載の泳動粒子。
(4)
前記凝集抑制部は、高分子型分散剤あるいは界面活性型分散剤である、前記(1)乃至(3)のうちのいずれかに記載の泳動粒子。
(5)
前記凝集抑制部は前記コア部に2個以上結合している、前記(1)乃至(4)のうちのいずれかに記載の泳動粒子。
(6)
前記コア部は表面に複数の第1の結合性官能基を有する、前記(1)乃至(5)のうちのいずれかに記載の泳動粒子。
(7)
前記第1の結合性官能基は、酸性または塩基性の官能基である、前記(6)に記載の泳動粒子。
(8)
前記凝集抑制部は前記第1の結合性官能基と結合し得る第2の結合性官能基を有し、
前記連結基は、前記第1の結合性官能基と前記第2の結合性官能基との結合によって形成されている、前記(6)または(7)に記載の泳動粒子。
(9)
前記第1の結合性官能基は塩基性水酸基である、前記(8)に記載の泳動粒子。
(10)
前記凝集抑制部は、前記第2の結合性官能基としてカルボン酸基を有し、前記塩基性水酸基と塩を形成している、前記(9)に記載の泳動粒子。
(11)
前記第1の結合性官能基はカルボン酸基である、前記(8)に記載の泳動粒子。
(12)
前記凝集抑制部はアルコール性水酸基を有し、前記カルボン酸基とエステル結合を形成している、前記(11)に記載の泳動粒子。
(13)
前記凝集抑制部は、前記第2の結合性官能基としてアミノ基を有し、前記カルボン酸基とアミド結合を形成している、前記(11)に記載の泳動粒子。
(14)
前記第1の結合性官能基としてアミノ基を有する、前記(8)に記載の泳動粒子。
(15)
前記凝集抑制部は、前記第2の結合性官能基としてカルボン酸基を有し、前記アミノ基とアミド結合を形成している、前記(14)に記載の泳動粒子。
(16)
前記コア部には、さらに前記第1の結合性官能基を介して極性を有するカップリング剤が結合している、前記(6)乃至(15)のうちのいずれかに記載の泳動粒子。
(17)
絶縁性液体中に、
光学的反射特性を有するコア部と、前記コア部に化学的に吸着されている凝集抑制部とを有する泳動粒子と、
繊維状構造体により形成されると共に、前記泳動粒子とは異なる光反射性を有する多孔質層と
備えた表示装置。
(18)
前記多孔質層は、前記泳動粒子とは異なる光学的反射特性を有する非泳動粒子を含む、前記(17)に記載の表示装置。
(1)
The present technology can also have the following configurations.
A core portion having optical reflection characteristics;
An electrophoretic particle comprising: an aggregation suppressing part chemically adsorbed on the core part.
(2)
The electrophoretic particle according to (1), wherein the core part and the aggregation suppressing part are bonded via a linking group.
(3)
The migrating particle according to (2), wherein the linking group is a group containing at least one of carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N), and oxygen (O) as a constituent element.
(4)
The electrophoretic particle according to any one of (1) to (3), wherein the aggregation suppressing unit is a polymer-type dispersant or a surfactant-type dispersant.
(5)
The electrophoretic particle according to any one of (1) to (4), wherein two or more aggregation suppressing units are bonded to the core unit.
(6)
The electrophoretic particle according to any one of (1) to (5), wherein the core portion has a plurality of first binding functional groups on a surface.
(7)
The electrophoretic particle according to (6), wherein the first binding functional group is an acidic or basic functional group.
(8)
The aggregation suppressing unit has a second binding functional group capable of binding to the first binding functional group,
The linking group according to (6) or (7), wherein the linking group is formed by a bond between the first binding functional group and the second binding functional group.
(9)
The electrophoretic particle according to (8), wherein the first binding functional group is a basic hydroxyl group.
(10)
The aggregation particle according to (9), wherein the aggregation suppressing unit has a carboxylic acid group as the second binding functional group and forms a salt with the basic hydroxyl group.
(11)
The electrophoretic particle according to (8), wherein the first binding functional group is a carboxylic acid group.
(12)
The aggregation particle according to (11), wherein the aggregation suppressing unit has an alcoholic hydroxyl group and forms an ester bond with the carboxylic acid group.
(13)
The aggregation particle according to (11), wherein the aggregation suppressing unit has an amino group as the second binding functional group and forms an amide bond with the carboxylic acid group.
(14)
The electrophoretic particle according to (8), which has an amino group as the first binding functional group.
(15)
The aggregation particle according to (14), wherein the aggregation suppression unit has a carboxylic acid group as the second binding functional group and forms an amide bond with the amino group.
(16)
The electrophoretic particle according to any one of (6) to (15), wherein a coupling agent having polarity is further bonded to the core part via the first binding functional group.
(17)
In insulating liquid,
Migrating particles having a core part having optical reflection characteristics, and an aggregation suppressing part chemically adsorbed on the core part,
A display device comprising a porous layer formed of a fibrous structure and having a light reflectivity different from that of the migrating particles.
(18)
The display device according to (17), wherein the porous layer includes non-electrophoretic particles having optical reflection characteristics different from those of the electrophoretic particles.
1…電気泳動素子、2…表示装置、10,70…泳動粒子、11…コア部、11A,12A…結合性官能基、12…凝集抑制部、20…絶縁性液体、30…多孔質層、31…繊維状構造体、32…非泳動粒子、33…細孔、40…駆動基板、41,51…板状部材、42…TFT、43…保護層、44…平坦化絶縁層、45…画素電極、50…対向基板、52…対向電極、60…スペーサ、71…カップリング剤。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記コア部に化学的に吸着されている凝集抑制部と
を備えた泳動粒子。 A core portion having optical reflection characteristics;
An electrophoretic particle comprising: an aggregation suppressing part chemically adsorbed on the core part.
前記連結基は、前記第1の結合性官能基と前記第2の結合性官能基との結合によって形成されている、請求項6に記載の泳動粒子。 The aggregation suppressing unit has a second binding functional group capable of binding to the first binding functional group,
The electrophoretic particle according to claim 6, wherein the linking group is formed by a bond between the first binding functional group and the second binding functional group.
光学的反射特性を有するコア部と、前記コア部に化学的に吸着されている凝集抑制部とを有する泳動粒子と、
繊維状構造体により形成されると共に、前記泳動粒子とは異なる光反射性を有する多孔質層と
備えた表示装置。 In insulating liquid,
Migrating particles having a core part having optical reflection characteristics, and an aggregation suppressing part chemically adsorbed on the core part,
A display device comprising a porous layer formed of a fibrous structure and having a light reflectivity different from that of the migrating particles.
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