电泳元件以及显示装置制造方法

电泳元件以及显示装置制造方法
【专利摘要】提供电泳元件以及显示装置，其能够实现高的对比度。所述电泳元件包括包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成。电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。
【专利说明】电泳元件以及显示装置
【技术领域】
[0001 ] 本公开内容涉及其中多个电泳粒子包含在绝缘液体中的电泳元件、以及包含所述电泳元件的显示装置。
【背景技术】
[0002]近些年，随着由便携式电话和便携式信息终端所代表的移动装置变得普及，对具有高的图像质量的低能耗显示装置(显示器)的需求日益增加。首要地，由于电子书的配给服务的出现，为了长时间阅读字符信息的目的而提供的便携式信息终端(即，电子书终端)正在引起关注。因此，期望有具有适合于该目的的显示质量的显示器。
[0003]已经提出了例如胆留型液晶显示器、电泳显示器、电氧化还原型显示器和扭转球型显示器的显示器作为用于阅读目的的显示器。首要地，反射型显示器是优选的。这是因为，在该类型的显示器中，利用外部光的反射(散射)以与纸类似的方式进行亮显示，且因此实现接近于纸的显示质量的显示质量。另外，由于背光照明不是必要的，因此能耗是低的。
[0004]反射型显示器的强大候选物是利用电泳现象产生对比度的电泳显示器。原因是电泳显示器在消耗低的能量的同时，快速响应是优良的。因此，对于电泳显示器的显示方法已进行了各种研究。
[0005]特别地，已经提出了其中将两种类型的在光学反射特性方面不同的带电粒子分散在绝缘液体中，并且使带电粒子响应于电场移动的方法(例如，参见日本已审专利申请公开N0.S50-015115以及日本专利N0.4188091)。在这种类型的方法中，两种类型的带电粒子具有相反的极性，且因此，带电粒子的分布响应于电场而变化。
[0006]另夕卜，已经提出了其中在绝缘液体中布置多孔层并分散带电粒子，且使带电粒子响应于电场移动通过多孔层的孔的方法(例如，参见日本未审专利申请公开 N0.2005-107146、N0.2005-128143、N0.2002-244163 以及日本已审专利公开N0.S50-015120。在这种类型的方法中，使用其中通过使用激光的穿孔加工形成孔的聚合物膜、合成纤维的编织布、连续气泡多孔聚合物等用于多孔层。

【发明内容】

[0007]虽然对于电泳显示装置已经提出了多种显示方法，但其显示质量仍然不足。考虑到未来的活动图像显示的彩色化和显像，期望在对比度方面的进一步改进。
[0008]期望提供能够实现高对比度的电泳元件以及显示装置。
[0009]按照本技术的实施方式，提供了第一电泳元件，所述第一电泳元件包括包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成。电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。
[0010]按照本技术的实施方式，提供了第二电泳元件，所述第二电泳元件包括包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成。电泳粒子累积粒度分布中的D90值等于或小于多孔层平均孔径的一半。
[0011]按照本技术的实施方式，提供了第一显示装置，所述第一显示装置在一对基板之间设置有电泳元件，所述基板各自具有电极，所述基板的一个或两个是光学透明(光透射性)的。所述电泳元件包括包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成。电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。
[0012]按照本技术的实施方式，提供了第二显示装置，所述第二显示装置在一对基板之间设置有电泳元件，所述基板各自具有电极，所述基板的一个或两个是光学透明的。所述电泳元件包括包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成。电泳粒子累积粒度分布中的D90值等于或小于多孔层平均孔
径的一半。
[0013]在按照本技术的上述实施方式的第一电泳元件以及第一显示装置中，电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。因此，电泳粒子的移动不易受多孔层的妨碍，从而改善了白反射率或黑反射率。
[0014]在按照本技术的上述实施方式的第二电泳元件以及第二显示装置中，电泳粒子累积粒度分布中的D90值等于或小于多孔层平均孔径的一半。因此，电泳粒子的移动不易受多孔层的妨碍，从而改善了白反射率或黑反射率。
[0015]在按照本技术的上述实施方式中的第一电泳元件以及第一显示装置，电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。从而，确保了电泳粒子的移动路径，这使改善白反射率或黑反射率成为可能。因此，能够实现高的对比度。
[0016]根据在本技术的上述实施方式中的第二电泳元件以及第二显示装置，电泳粒子累积粒度分布中的D90值等于或小于多孔层平均孔径的一半。从而，确保了电泳粒子的移动路径，使改善白反射率或黑反射率成为可能。因此，能够实现高的对比度。
[0017]应当理解的是，之前的概述以及之后的详述都是示例性的，并且意在提供对所要求保护的技术的进一步说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]包括附图以提供对本公开内容的进一步理解，并且附图被引入且构成说明书的一部分。附图举例说明实施方式，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
[0019]图1是说明按照本技术的实施方式的电泳元件的构造的平面图。
[0020]图2是说明电泳元件的构造的剖面图。
[0021]图3A和3B是各自说明累积粒度分布的实例的示意图。
[0022]图4是说明使用按照本技术的实施方式的电泳元件的显示装置的构造的剖面图。
[0023]图5是用于描绘显示装置的运行的剖面图。
【具体实施方式】
[0024]将参照附图对本技术的实施方式进行详细地说明。注意，将按下列顺序提供说明:
[0025]1.实施方式[0026]1-1.整体构造
[0027]1-2.形成多孔层的方法
[0028]2.应用例
[0029]3.实验例
[0030](1.实施方式:电泳元件)
[0031]图1和图2分别说明了按照本技术的实施方式的电泳元件的平面构造和剖面构造。电泳元件通过利用电泳现象产生对比度，并且可应用于例如各种类型的电子设备例如显示装置。电泳元件包括包含在绝缘液体I中的多个具有极性的电泳粒子10以及多孔层20。在本实施方式中，多孔层20包括纤维状结构体21以及非迁移粒子22。非迁移粒子22分散在纤维状结构体21中的预定范围中。
[0032](1-1.整体构造)
[0033][绝缘液体]
[0034]绝缘液体I可以为例如有机溶剂(具体地链烷烃、异构链烷烃等)中的任意一种或两种或更多种。绝缘液体I的粘度和折射率优选尽可能地低。原因是，电泳粒子10的迁移率(响应速度)改善，并且电泳粒子10的移动所必需的能量(耗能)相应地减少。另外，由于绝缘液体I的折射率和多孔层20的折射率之间的差异的增大，多孔层20的反射率提闻。
[0035]应当注意，必要时，绝缘液体I可以包含各种类型的材料。这样的材料的实例包括着色剂、电荷控制剂、分散稳定剂、粘度调节剂、表面活性剂、以及树脂。
[0036][电泳粒子]
[0037]电泳粒子10是分散在绝缘液体I中的带电粒子，并且响应于电场可移动通过多孔层20。例如，电泳粒子10可以为例如有机颜料、无机颜料、染料、碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃、以及聚合物材料(树脂)的粒子(粉末)中的任意一种类型或者两种或更多种类型。另外，电泳粒子10可以为含有前述粒子的树脂固体成分的粉碎粒子或包囊(capsule)粒子。注意，与以上列举的碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃和聚合物材料等同的材料被排除在与上述的有机颜料、无机颜料和染料等同的材料之外。
[0038]有机颜料的实例可包括偶氮颜料、金属络合物偶氮颜料、多缩合(缩聚)偶氮颜料、黄烷士林颜料、苯并咪唑酮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、蒽醌颜料、二萘嵌苯颜料、芘酮颜料、蒽吡啶颜料、皮蒽酮颜料、二.嚅嗪颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、喹诺酞酮(quinophthalone)颜料和阴丹士林颜料。无机颜料的实例可包括氧化锌(例如，锌华和锌白)、铺白、炭黑、黑氧化铁、硼化钛、铁丹、玛皮柯棕黄(mapico yellow)、铅丹、镉黄、硫化锌、锌钡白、单硫化钡、硒化镉、碳酸钙、硫酸钡、铬酸铅、硫酸铅、碳酸钡、白铅和矾土白。染料的实例可包括苯胺黑染料、偶氮染料、酞菁染料、喹诺酞酮染料、蒽醌染料和甲川染料。碳材料的实例可包括炭黑。金属材料的实例可包括金、银和铜。金属氧化物的实例可包括氧化钛、氧化锌、氧化错、钛酸钡、钛酸钾、铜铬氧化物、铜猛氧化物、铜铁猛氧化物、铜铬猛氧化物和铜铁铬氧化物。聚合物材料的实例可包括其中引入在可见光区中具有光学吸收区的官能团的高分子化合物。对聚合物材料的类型无特别限制，只要采用这样的在可见光区中具有光学吸收区的高分子化合物。
[0039]尽管对于绝缘液体I中的电泳粒子10的含量(浓度)并无特别地限制，但其可以为，例如，约0.1重量％-约10重量％。这是因为确保了电泳粒子10的屏蔽特性和迁移率。在这种情况下，当该含量低于0.1重量％时，多孔层20被电泳粒子10屏蔽(隐蔽)可为困难的。另一方面，当该含量高于10重量％时，电泳粒子10的分散性可降低，使得不太容易发生电泳粒子10的移动，从而在一些情况下导致聚集发生的可能性。
[0040]电泳粒子10具有自由设置的光学反射特性(反射率)。虽然对电泳粒子10的光学反射特性并无特别限制，但是该特性优选设定成使得电泳粒子10可以至少屏蔽多孔层20。这是为了通过利用电泳粒子10的光学反射特性与多孔层20的光学反射特性之间的差异产生对比度。
[0041]这里，取决于为了产生对比度电泳粒子10所起到的作用来选择用于形成电泳粒子10的具体材料。具体地，作为在电泳粒子10进行亮显示时使用的材料，可以使用例如金属氧化物或者有机球形粒子。金属氧化物的实例可包括氧化钛、氧化锌、氧化锆、钛酸钡、硫酸钡和钛酸钾，并且有机球形粒子的实例可包括三聚氰胺以及苯并胍胺。另一方面，当电泳粒子10进行暗显示时，可以使用碳材料、金属氧化物等。碳材料的实例可包括炭黑，并且金属氧化物的实例可包括铜铬氧化物、铜猛氧化物、铜铁猛氧化物、铜铬猛氧化物和铜铁铬氧化物。首要地，碳材料可为优选的，因为获得了优良的化学稳定性、迁移率和光吸收。
[0042]在电泳粒子10进行亮显示时，在当从外部视觉识别电泳粒子时电泳粒子10的颜色可优选为接近白色的颜色，并且更优选为白色，尽管只要产生对比度，对该颜色并无特别限制。另一方面，在电泳粒子10进行暗显示时，在当从外部视觉识别电泳粒子时电泳粒子10的颜色可优选为接近黑色的颜色，并且更优选为黑色，尽管只要产生对比度，对该颜色并无特别限制。原因是，在任一种情况下，对比度都增加。
[0043]应注意，优选地，电泳粒子10在绝缘液体I中长时间地容易地分散和容易地带电，同时不太容易吸附在多孔层20上。因此，可使用用于通过静电斥力来分散电泳粒子10的分散剂(或者电荷调节剂)，或者可以对电泳粒子10进行表面处理，或者这两种方法可一起使用。
[0044]分散剂的实例可包括由Lubrizol Corporation制造的Solsperse系列、由BYK-Chemie GmbH.制造的 BYK 系列以及 Ant1-Terra 系列、以及由 ICI Americas Inc.制造的Span系列。
[0045]表面处理的实例可包括松香处理、表面活性剂处理、颜料衍生物处理、偶联剂处理、接枝聚合处理和微胶囊化处理。首要地，接枝聚合处理、微胶囊化处理和这些处理的组合可为优选的。原因是，实现了长期分散稳定性等。
[0046]用于表面处理的可为例如，包括能够吸附在电泳粒子10的表面上的官能团和可聚合官能团的材料(即，吸附性材料)。能够被吸附的官能团的类型取决于电泳粒子10的材料来确定。所述官能团的实例可包括用于碳材料如炭黑的苯胺衍生物如4-乙烯基苯胺、以及用于金属氧化物的有机硅烷衍生物如甲基丙烯酸-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。可聚合官能团的实例可包括乙烯基、丙烯酰基和甲基丙烯酰基。
[0047]此外，用于表面处理的材料的实例可包括能够接枝到引入了可聚合官能团的电泳粒子10的表面的材料(即，接枝材料)。该接枝材料优选具有用于分散的官能团和可聚合官能团。用于分散的官能团能够分散于绝缘液体I中并且通过位阻保持分散性。可聚合官能团的类型与以上对于吸附性材料所述的类型相似。在绝缘液体I为链烷烃时，用于分散的官能团的实例可为例如支化烷基。为了导致接枝材料的接枝和聚合，可使用例如聚合引发剂如偶氮二异丁腈(AIBN)。
[0048]为了参考，对于如上所述将电泳粒子10分散在绝缘液体I中的方法的细节描述在例如 “Dispersion technology of ultraf ine particles and evaluation thereof:surface treatment and fine grining, as well as dispersion stability in air/liquid/polymer (Science&Technology C0., Ltd.) ” 的书中。
[0049](电泳粒子10的粒度)
[0050]在本实施方式中，根据后面描述的多孔层20 (具体地，在纤维状结构体21中的孔23，其将在后面描述)的平均孔径来设定电泳粒子10的粒度(粒径)。更加具体地，电泳粒子10的平均粒度(图3A中的“a”)等于或小于多孔层20的平均孔径的五分之一，或者期望地等于或小于多孔层20的平均孔径的十分之一。或者，电泳粒子10累积粒度分布中的D90值(图3B中的“b”)等于或小于多孔层20的平均孔径的一半，或者期望地等于或小于多孔层20的平均孔径的四分之一。更期望地，电泳粒子10的平均粒度可等于或小于多孔层20的平均孔径的五分之一(期望地，等于或小于十分之一)，并且同时，所述累积粒度分布中的D90值可等于或小于多孔层20的平均孔径的一半(其可期望地等于或小于四分之
一 )O
[0051]期望地，平均粒度的具体数值范围可以为，例如约30nm-约300nm，两个端点都包括在内。这是因为，当平均粒度小于30nm时，由于粒子的可着色性差，对比度降低，另一方面，当平均粒度高于300nm时，由于在绝缘液体I中的分散性不稳定，可靠性下降。更期望地，平均粒度的具体数值范围可以为，例如约50nm-约200nm，两个端点都包括在内。同时，期望所述累积粒度分布中的D90的具体数值范围为例如约150nm-约600nm，两个端点都包括在内。
[0052]电泳粒子10的上述粒度可通过例如以下技术进行测量和分析。也就是，使用ELSZ-1 (由Otsuka Electronics C0., Ltd.制造)测量可通过经由使用例如异构链烧烃(由Exxon Mobil Corporation生产的IsoparG)将含有电泳粒子10的绝缘液体I稀释至约百分之一而调整的溶液。接下来，通过，例如，使用Marquardt法的粒度分析来确定散射强度分布，并且平均粒度(a)以及D90(b)的值可以基于该散射强度分布进行计算。
[0053][多孔层]
[0054]多孔层20是使用纤维状结构体21形成的三维结构，并且具有由所述三维结构形成的多个孔23。多个非迁移粒子22被包括在纤维状结构体21中，换句话说，多个非迁移粒子22被纤维状结构体21把持(hold)。在作为三维结构的多孔层20中，多个纤维状结构体21可以随意地彼此相互缠绕，或者随意地聚集和堆叠，或者这两种方式可以混合。在其中存在多个纤维状结构体21的情况下，纤维状结构体21各自把持非迁移粒子22中的一个或两个或更多个。注意，图2说明了使用多个纤维状结构体21形成多孔层20的情况。
[0055]多孔层20是使用纤维状结构体21形成的三维结构，以利用光(外部光)的漫反射(多重散射)。这种构造使得易于实现优异的对比度，同时实现电泳元件的厚度的降低。另外，电泳粒子10的移动所必需的能量降低，并且因此实现了低的耗能。
[0056]纤维状结构体21各自为具有相对于纤维直径(直径)足够大的长度的纤维状物质。纤维状结构体21可以由例如聚合物材料、无机材料等中的一种类型或者两种或更多种类型形成，或者可由其它类型的材料形成。聚合物材料的实例可包括尼龙、聚乳酸、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚氧乙烯、聚乙烯基咔唑、聚氯乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚砜、聚乙烯基吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯、醋酸纤维素、胶原蛋白、明胶、壳聚糖、以及这些材料的共聚物。无机材料的实例可包括氧化钛。首要地，作为纤维状结构体21的材料，聚合物材料是优选的。这是因为，聚合物材料的反应性(光反应性)低，换句话说，这些材料是化学稳定的，其抑制纤维状结构体21的非有意的分解反应。注意，当纤维状结构体21由具有高反应性的材料形成时，纤维状结构体21的表面优选被自由选择的保护层(未示出)覆盖。
[0057]对于纤维状结构体21的形状(外观)没有特别地限制，只要采用如上所述的具有相对于纤维直径足够大的长度的细长形状。具体地，纤维状结构体21可以为线型的、卷曲的、或者在某点弯曲的纤维状结构体。尽管对于形成纤维状结构体21的方法没有特别地限制，但是优选地，使用例如相分离法、相反转法、静电(电场)纺丝法、熔融纺丝法、湿式纺丝法、干式纺丝法、凝胶纺丝法、溶胶凝胶法、喷涂法等作为所述方法。原因是容易以简单和稳定的方式形成具有相对于纤维直径足够长的长度的纤维材料。
[0058]对于纤维状结构体21的纤维直径没有特别限制，但是其优选尽可能地小。原因是，光容易地漫射，并且孔23的直径增大。然而，确定纤维直径使得纤维状结构体21能够把持后面描述的非迁移粒子22是必要的。由于该原因，纤维状结构体21的纤维直径优选在约50nm以上且在约2000nm以下。此外，其平均纤维直径优选在约10 μ m以下。应注意的是，对于平均纤维直径的下限没有特别限制，并且为例如约0.Ιμπι和可小于0.Ιμπι。可通过例如利用扫描电子显微镜的显微镜观察来测量纤维直径以及平均纤维直径。应当注意的是，纤维状结构体21的平均长度可以自由地选择。
[0059]特别地，纤维状结构体21优选由纳米纤维制成。原因是，光的更容易的漫射进一步增加多孔层20的反射率，而且由于单位体积的孔23的比率增加，促进电泳粒子10移动通过孔23。这提高了对比度，并且降低了使电泳粒子10移动所必需的能量。纳米纤维是具有约0.001 μ m-约0.1 μ m(两个端点都包括在内)的纤维直径并且具有为纤维直径的100倍或更大的长度的纤维状物质。纤维状结构体21优选由通过静电纺丝法形成的纳米纤维制成。原因是容易以简单且稳定的方式形成各自具有小的纤维直径的纤维状结构体21。
[0060]纤维状结构体21优选具有与电泳粒子10的光学反射特性不同的光学反射特性。具体地，尽管对纤维状结构体21的光学反射特性没有特别限制，但是优选至少整个多孔层20能够屏蔽电泳粒子10。这是为了如上所述，通过利用电泳粒子10的光学反射特性和多孔层20的光学反射特性之间的差异产生对比度。因此，在绝缘液体I中为光能透射(无色且透明的)的纤维状结构体21是不太优选的。然而，在纤维状结构体21的光学反射特性几乎不影响多孔层20的光学反射特性和多孔层20的光学反射特性基本上由非迁移粒子22的光学反射特性决定的情况下，纤维状结构体21的光学反射特性可以自由地选择。
[0061](多孔层20的平均孔径)
[0062]对于孔23的平均孔径(C)没有特别地限制，但期望其为约0.15μπι-约3μπι(两个端点都包括在内)。该数值范围的下限是对应于电泳粒子10的上述下限(30nm)的值。另一方面，当孔23的平均孔径超过上限(3μπι)时，得不到期望的反射率。该平均孔径更期望为，例如，约0.3μπι-约2.0 μ m(两个端点都包括在内)。在本实施方式中，如上所述，将孔23的平均孔径(c)设定为满足电泳粒子10的平均粒度(a)等于或小于多孔层20的平均孔径(c)的五分之一的条件，或者满足累积粒度分布中的D90(b)的值等于或小于多孔层20平均孔径(c)的一半的条件，或者两个条件均满足。
[0063]这样的孔23的上述平均孔径可以通过，例如，下列技术进行测量。例如，多孔层20可以在被切割为预定尺寸并且然后浸入Galwick溶液中之后使用Perm-Porometer (由Seika Corporation 制造)通过泡点法(ASTMF316-86, JISK3832)测量。
[0064]对于多孔层20的厚度没有特别限制，但是可以为，例如约5 μ m-约IOOym(两个端点都包括在内)。这是为了提高多孔层20的屏蔽性能(shielding property),并且使电泳粒子10容易地移动通过孔23。
[0065]非迁移粒子22是被纤维状结构体21把持(固定)且未电泳的粒子。由于纤维状结构体21含有多个非迁移粒子22，光更容易地散射并且电泳元件的对比度进一步提高。
[0066]在纤维状结构体21中的非迁移粒子22优选分散在预定范围内。注意，非迁移粒子22可以从纤维状结构体21部分地暴露，或者可以埋入纤维状结构体21内，只要非迁移粒子22被纤维状结构体21把持。
[0067]非迁移粒子22具有与电泳粒子10的光学反射特性不同的光学反射特性。对于非迁移粒子22的光学反射特性没有特别限制，但是优选至少整个多孔层20能够屏蔽电泳粒子10。这是为了如上所述，通过利用电泳粒子10的光学反射特性与多孔层20的光学反射特性之间的差异产生对比度。应当注意的是，在此，非迁移粒子22的光学反射率高于电泳粒子10的光学反射率。
[0068]在此，取决于为了产生对比度非迁移粒子22所起到的作用来选择用于形成非迁移粒子22的材料。具体地，当非迁移粒子22进行亮显示时所使用的材料与当电泳粒子10进行亮显示时所选用的材料相似。另一方面，当非迁移粒子22进行暗显示时所使用的材料与当电泳粒子10进行暗显示时所选用的材料相似。首要地，金属氧化物可优选作为当非迁移粒子22进行亮显示时所选用的材料。这是因为实现了优良的化学稳定性、固定性以及光反射率。用于形成非迁移粒子22的材料可以与用于形成电泳粒子10的材料相同或不同的类型，只要能够产生对比度。应当注意的是，当非迁移粒子22进行亮显示或暗显示时视觉识别的颜色与电泳粒子10的视觉识别的颜色相似。
[0069](1-2.形成多孔层的方法)
[0070]形成多孔层20的步骤的实例如下。首先，确定待分散在纤维状结构体21中的非迁移粒子22的加入量的最佳范围。具体地，制备聚合物溶液，其中将用作纤维状结构体21的材料的聚合物材料(例如聚丙烯腈)(主材料)溶解在有机溶剂(例如N，N’ - 二甲基甲酰胺(DMF))中。将该聚合物溶液分为多份聚合物溶液，并且将非迁移粒子22分散在这些聚合物溶液的每份中。在该方法中，分散非迁移粒子22，使得这些分散溶液(即聚合物溶液)具有逐步地相差约5重量％的各自浓度，并且对分散溶液各自进行充分地搅拌。接下来，经由通过使用静电纺丝法以各分散溶液进行纺丝而形成纤维状结构体21。之后，测量各浓度的纤维状结构体21的光学反射率以确定非迁移粒子22的加入量的最佳范围。接下来，以与上述相似的方式制备聚合物溶液，并且将在以上述步骤中确定的最佳范围内的非迁移粒子22加入至所制备的聚合物溶液中，从而制备分散溶液。之后，使用制备的分散溶液通过静电纺丝法进行纺丝，从而形成纤维状结构体21。因此，获得了其中光散射效率改善且同时确保了电泳粒子10的移动路径(即孔23)的多孔层20。
[0071]应当注意的是，根据该多孔层20的平均孔径来设定电泳粒子的粒度。作为控制电泳粒子的粒度的技术，可以使用，例如，离心分离法、使用过滤器除去粗粒子的方法、使用表面处理的技术、调节芯粒子的尺寸的技术、以及分散法。
[0072][优选的电泳元件显示方法]
[0073]在电泳元件中，如上所述，电泳粒子10和多孔层20 (含有非迁移粒子22的纤维状结构体21)各自进行亮显示或暗显示，由此产生对比度。在这种情况下，电泳粒子10可进行亮显示，同时多孔层20可进行暗显示，反之亦然。角色的这种差异是由电泳粒子10的光学反射特性和多孔层20的光学反射特性之间的关系决定的。换句话说，进行亮显示的一个的反射率闻于进行暗显不的另一个的反射率。
[0074]首要地，优选地，电泳粒子10进行暗显示，同时多孔层20进行亮显示。在多孔层20的光学特性基本上是基于非迁移粒子22的光学反射特性决定时，非迁移粒子22的反射率优选高于电泳粒子10的反射率。原因是，在这种情况下的亮显示的反射率利用由多孔层20 (三维结构)所导致的光的漫反射而大大增加，并且因此，对比度也相应地大大提高。
[0075][电泳元件的运行]
[0076]在电泳元件中，电泳粒子10的光学反射特性与多孔层20 (非迁移粒子22)的光学反射特性彼此不同。在这种情况下，在对电泳元件施加电场的情况下，电泳粒子10在其中施加电场的范围内移动通过多孔层20(孔23)。因此，当从电泳粒子10已经移动的一侧观察电泳元件时，在电泳粒子10已移动的范围内由电泳粒子10进行暗显示(或亮显示),同时在电泳粒子10未移动的范围内由多孔层20进行亮显示(或暗显示)。这产生了对比度。
[0077]如先前所提到的，已研究了改善电泳显示器的显示质量，特别是其对比度和响应速度的方法。作为这样的方法之一，有例如以与本实施方式中类似的方法通过向进行亮显示(或暗显示)的多孔层的纤维状结构体加入非迁移粒子来改善对比度的方法，所述非迁移粒子具有与进行暗显示(或亮显示)的电泳粒子的光学反射特性不同的光学反射特性。这改善了对比度并且将电泳粒子的响应速度提高到比普通的电泳元件高的水平。
[0078][功能和效果]
[0079]在本实施方式中，电泳粒子10的平均粒度等于或小于多孔层20的平均孔径的五分之一，或者累积粒度分布中的D90等于或小于多孔层20的平均孔径的一半。因此，电泳粒子10的移动难以被多孔层20妨碍并且因此，改善了白反射率或黑反射率。
[0080]在本实施方式中，如上所述，电泳粒子10的平均粒度等于或小于多孔层20的平均孔径的五分之一，或者累积粒度分布中的D90等于或小于多孔层20的平均孔径的一半，这使得可改善白反射率或黑反射率。从而，可实现高的对比度。
[0081]另外，由于电泳粒子10的移动不容易被多孔层20妨碍，响应速度改善。这使得在电子设备例如其中使用上述电泳元件作为例如像素的显示装置中，可改善显示质量并且降低能耗。
[0082](2.电泳元件的应用例)
[0083]现在，将对前述电泳元件的应用例进行说明。所述电泳元件可应用于各种类型的电子设备，对于所述电子设备的类型没有特别限制。例如，所述电泳元件可应用于显示装置。[0084][显示装置的整体构造]
[0085]图4说明了显示装置的剖面构造，并且提供图5以对图4中说明的显示装置的运行进行说明。应当注意的是，以下将描述的显示装置的构造仅是实例并且适当时可调整。
[0086]该显示装置是通过利用电泳现象来显示图像(例如字符信息等)的电泳显示器(即，所谓的电子纸显示器)。在该显示装置中，例如，如图4中所示，驱动基板30和对置基板40彼此相对地设置，其中电泳元件50介于其间，和例如，在对置基板40 —侧显示图像。应当注意的是，驱动基板30和对置基板40彼此被隔离物60分隔使得形成预定的间隔。
[0087][驱动基板]
[0088]在驱动基板30中，例如，多个薄膜晶体管(TFT) 32、保护层33、平坦化(planarizing)绝缘层34、以及多个像素电极35依次形成在支撑基底31的一侧上。TFT32和像素电极35相应于像素布置以矩阵或成段地(segmented)布置。
[0089]支撑基底31可以由例如材料如无机材料、金属材料、以及塑料材料形成。无机材料的实例可包括硅(Si)、氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)和氧化铝(AlOx)。氧化硅的实例可包括玻璃和旋涂玻璃(SOG)。金属材料的实例可包括铝(Al)、镍(Ni)和不锈钢。塑料材料的实例可包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚醚醚酮(PEEK)。
[0090]支撑基底31可为光学透明的，或者可为光学非透明的。由于在对置基板40 —侧显示图像，因此支撑基底31为光学透明的是没有必要的。此外，支撑基底31可为刚性基板例如晶片，或者可为具有柔性的薄层玻璃或膜等。然而，后一类型是优选的，因为可以实现柔性的(可弯曲的)显示装置。
[0091]TFT32为用于选择像素的切换用器件。应注意，TFT32可为使用无机半导体层作为沟道层的无机TFT，或者可为使用有机半导体层作为沟道层的有机TFT。保护层33和平坦化绝缘层34可各自由例如绝缘树脂材料如聚酰亚胺形成。然而，当保护层33的表面足够平坦时，可省略平坦化绝缘层34。像素电极35可以由例如金属材料如金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)形成。像素电极35通过在保护层33和平坦化绝缘层34中设置的接触孔(未示出)连接至TFT32。
[0092][对置基板]
[0093]在对置基板40中，例如，对电极42形成在支撑基底41的整个一个表面之上。然而，对电极42可以以与像素电极35类似的方式作为以矩阵或成段地布置的电极设置。
[0094]支撑基底41由与支撑基底31的材料相似的材料形成，除了支撑基底41的材料是光学透明的。由于在对置基板40—侧显示图像，支撑基底41为光学透明的是必要的。例如，对电极42可以由透明(translucent)导电材料(透明电极材料)如铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ΑΤ0)、氟掺杂锡氧化物(FTO)、以及铝掺杂锌氧化物(AZO)形成。
[0095]在其中在对置基板40 —侧显示图像的情况下，通过对电极42观看电泳元件50。因此，对电极42的光学透明性(透射比)优选尽可能地高，其为例如约80%或更大。另外，对电极42的电阻优选尽可能地低，并且可例如为约ΙΟΟΩ/sq或更小。
[0096][电泳元件]
[0097]电泳元件50具有与上述电泳元件的构造类似的构造。具体地，电泳元件50包括包含在绝缘液体51中的多个电泳粒子52以及多孔层53。多孔层53具有多个孔54。例如，绝缘液体51填充驱动基板30和对置基板40之间的空间，且多孔层53可以由间隔物60支撑。填充有绝缘液体51的空间划分为避让(shunting)区域Rl以及移动区域R2，多孔层53作为它们之间的边界。避让区域Rl在更接近于像素电极35的一侧，移动区域R2在更接近对置电极42的一侧。绝缘液体51、电泳粒子52、以及多孔层53的构成与绝缘液体1、电泳粒子10、以及多孔层20的构成分别相似。应当注意的是，图4和图5各自说明了孔54的仅一部分以简化所说明的内容。
[0098][间隔物]
[0099]间隔物60由例如绝缘材料如聚合物材料形成。
[0100]对于间隔物60的形状没有特别地限制。然而，间隔物60优选成形为使电泳粒子52均匀地分布而不妨碍电泳粒子52的移动，并且可例如成形为格子状(grid)。对于间隔物60的厚度也没有特别地限制。然而，间隔物60优选尽可能地薄以降低耗能，并且可以具有例如约10 μ m-约100 μ m(两个端点都包括在内)的厚度。
[0101][显示装置的运行]
[0102]在该显示装置中，如图4中所示，在初始状态，多个电泳粒子52位于避让区域Rl中。在这种状态下，在所有像素中电泳粒子52被多孔层53覆盖，并且因此，当从对置基板40 一侧观看电泳元件50时，不产生对比度(不显示图像)。
[0103]当像素被TFT32选择并且在像素电极35和对电极42之间施加电场时，如图5中所示，电泳粒子52从避让区域Rl通过多孔层53 (孔54)向移动区域R2移动。在这种状态下，其中电泳粒子52被多孔层53覆盖的像素和其中电泳粒子52未被多孔层53覆盖的像素两者都存在。因此，当从对置基板40—侧观看电泳元件50时，产生了对比度。从而，显示了图像。
[0104][显示装置的功能和效果]
[0105]根据该显示装置，由于电泳元件50具有与上述的电泳元件的构造相似的构造，实现了高对比度、快速响应和低能耗。因此，能够以低能耗显示高质量的图像。
[0106](3.实验例)
[0107]接下来，将对本技术的实验例进行详细地描述。
[0108][实验例1-1]
[0109]使用黑色(用于暗显示)电泳粒子以及白色(用于亮显示)多孔层(即，含粒子的纤维状结构体)通过以下步骤制作显示装置。
[0110][移动粒子(电泳粒子)的制备]
[0111]首先,通过将43g氢氧化钠和0.37g硅酸钠溶解于43g水中而获得溶液A。随后，在搅拌溶液A的同时，添加5g的复合氧化物细粒(由Dainichiseika Color & ChemicalsMfg.C0., Ltd.生产的DAIPYROXIDE Color TM9550)，并且之后，搅拌溶液A(15分钟)。接下来，对溶液A进行超声波搅拌(在约30°C?35°C，15分钟)。随后，将溶液A加热(90°C )，之后，滴加15cm3( = ml)的0.22mol/cm3的硫酸和7.5cm3的其中溶解有6.5mg娃酸钠和
1.3mg氢氧化钠的水溶液2个小时。随后，将溶液A冷却(至室温)，并且之后加入1.8cm3的lmol/cm3硫酸，随后，进行离心分离(以3700rpm，30分钟)并且倾析。接下来，进行在乙醇中的再分散，之后，进行离心分离(以3500rpm，30分钟)并且倾析，且该过程重复两次。随后，将5cm3乙醇和0.5cm3水的混合物加入到每个瓶中，并且之后，进行超声波搅拌(I个小时)，从而获得经硅烷涂覆的复合氧化物粒子的分散溶液。
[0112]接下来，将3cm3的水、30cm3的乙醇和4g的N-[3_ (三甲氧基甲娃烧基)丙基]-N’ -(4-乙烯基苄基)乙二胺盐酸盐(40%甲醇溶液)混合并搅拌(7分钟)，并且之后，将整个量的分散溶液加入到其中。随后，搅拌该混合溶液(10分钟)，并且之后进行离心分离(以3500rpm，30分钟)。接下来，在进行倾析之后，重复进行两次如下的清洗操作:在乙醇中再分散，之后，进行离心分离(以3500rpm，30分钟)。随后，在倾析之后，在减压环境中(在室温下)干燥(6小时)并且之后在减压环境中(在70°C下)干燥(2小时)，由此获得固体。接下来，通过将50cm3的甲苯加入该固体中而获得溶液B，并且之后使用辊磨机搅拌(12个小时)。随后，将溶液B转移至三颈烧瓶中，并向溶液B中加入0.5g的丙烯酸和2.0g的2，5-二甲基-1，5-己二烯。之后，在氮气流中搅拌该溶液B(20分钟)。接下来，在进一步搅拌溶液B (在50°C下，20分钟)之后，向其中加入0.0lg AIBN溶解于3cm3甲苯中的溶液C，并且随后加热溶液B (在65°C下)。随后，在搅拌(I个小时)并且然后冷却(至室温)之后，将该混合溶液连同乙酸乙酯一起倒入瓶子中，并且之后进行离心分离(以3500rpm,30分钟)。接下来，在进行倾析之后，重复三次如下的清洗操作:在乙酸乙酯中再分散，之后进行尚心分尚(以3500rpm, 30分钟)。随后,在减压环境中(在室温下)干燥(12小时)，并且之后在减压环境中(在70°C下)干燥(2小时)。结果，获得了由聚合物涂覆的颜料形成的黑色移动粒子。
[0113][绝缘液体的制备]
[0114]接下来，作为绝缘液体，制备了有机溶剂，其含有:总计1.0%的N，N_ 二甲基丙烧-1，3-二胺、12-轻基-十八烧酸、以及甲氧基磺酰氧基甲烧(由Lubrizol Corporation生产的Solspersel7000) ;5.0%的脱水山梨糖醇三油酸酯(Span85);和94%的作为主要组分的异构链烧烃(由Exxon Mobil Corporation生产的IsoparG)。在这种情况下，在必要时，随后将0.3g移动粒子加入到9.7g绝缘液体中，并且使用其中加有氧化锆珠(0.03mimp)的均化器搅拌该绝缘液体(4小时)。之后，对该混合物进行离心分离(以2000rpm, 5分钟)。随后，在除去所述珠子之后，对混合物进行另外的离心分离(以4000rpm，5分钟)，从而得到其中分散有移动粒子的绝缘液体。
[0115][多孔层的制备]
[0116]接下来，作为用来形成纤维状结构体的材料，通过将12g的聚丙烯腈(由Sigma-Aldrich C0.LLC生产，分子量=150000)溶解于88g N，N’-二甲基甲酰胺中而制备溶液D。之后,通过向60g溶液D中加入40g形成非迁移粒子的氧化钛(由Sakai ChemicalIndustry C0., Ltd.生产的TITONE R-42)而制备纺丝溶液，并且使用珠磨机将此混合。之后，将纺丝溶液置于注射器中，并在其上形成了具有预定图案的像素电极(ITO)的玻璃基板上通过使用电场纺丝设备(由Mecc C0., Ltd.生产的ΝΑΝ0Ν)进行20个来回(roundtrip)的纺丝。纺丝条件为:电场强度=28kV,排放速度=0.5cm3/min,纺丝距离=15cm,以及扫描速度=20mm/s。之后，在真空炉(75°C )中将玻璃基板干燥十二小时，从而形成包含非迁移粒子的纤维状结构体。
[0117][显示装置的装配]
[0118]从其上形成有像素电极的玻璃基板除去附着至其中未形成像素电极的区域的非必要纤维状结构体。随后，将PET膜(具有30 μ m的厚度)安置在其中对电极(ITO)形成于其整个表面上的玻璃基板上作为隔离物。在该玻璃基板上，堆叠其上形成有像素电极和纤维状结构体的玻璃基板。应当注意的是，在多孔层未重叠的位置，描画(draw)包含珠子(外径=30 μ m)的可光固化树脂(光敏树脂 Photoreck A-400,由 Sekisui Chemical C0., Ltd.制造)。最后，在向两个玻璃基板之间的空隙中注入电泳粒子分散在其中的绝缘液体之后，用压辊对整体进行加压以使多孔层接近于像素电极和对电极，然后，通过再次对整体进行加压而压缩多孔层。
[0119][实验例1-2]
[0120]除以下内容之外，使用以与上述实验例1-1类似的方式制备的绝缘液体制造显示装置。在该实验例中，对混合物进行离心分离(以2000rpm，5分钟)，并且然后在除去珠子后进行另外的离心分离(以3000rpm，10分钟)。
[0121][实验例1-3]
[0122]除以下内容之外，使用以与上述实验例1-1类似的方式制备的绝缘液体制造显示装置。在该实验例中，对混合物进行离心分离(以2000rpm，5分钟)，并且然后在除去珠子后进行另外的离心分离(以4000rpm，2分钟)。
[0123][实验例1-4]
[0124]除以下内容之外，使用以与上述实验例1-1类似的方式制备的绝缘液体制造显示装置。在该实验例中，对混合物进行离心分离(以2000rpm，5分钟)，并且然后在除去珠子后进行另外的离心分离(以4000rpm，10分钟)。
[0125][对比例1-1]
[0126]除以下内容之外，通过以与上述实验例1-1类似的方式制备多孔层而制造显示装置。在该对比例中，对混合物进行离心分离(以2000rpm，5分钟)，并且然后除去珠子。
[0127][对比例1-2]
[0128]除以下内容之外，使用以与上述实验例1-1类似的方式制备的绝缘液体制造显示装置。在该对比例中，对混合物进行离心分离(以2000rpm，5分钟)，并且然后在除去珠子后进行另外的离心分离(以3000rpm,5分钟)。
[0129]研究实验例1-1至1-4以及对比例1-1和1-2各自中的显示装置的黑反射率(%)、白反射率(%)、对比度、电泳粒子的平均粒度(nm)、D90 (nm)、以及多孔层的平均孔径(μ m)作为其性能。获得如表I中所列的研究结果。注意，表I还示出了 Al(=a/c)和A2(=b/c)的值。
[0130][表 I]
[0131]
【权利要求】
1.一种电泳元件,包括: 包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成，其中 电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。
2.如权利要求1的电泳元件，其中电泳粒子平均粒度累积分布中的D90值等于或小于多孔层平均孔径的一半。
3.如权利要求1的电泳元件，其中多孔层的平均孔径为约0.15μπι或更大并且为约3μπι或更小。
4.如权利要求3的电泳元件，其中多孔层的平均孔径为约0.3μπι或更大并且为约2μπι或更小。
5.如权利要求1的电泳元件，其中电泳粒子的平均粒度为约30nm或更大并且为约300nm或更小。
6.如权利要求5的电泳元件，其中电泳粒子的平均粒度为约50nm或更大并且为约200nm或更小。
7.如权利要求1的电泳元件,其中纤维状结构体的平均纤维直径为约10μ m或更小。
8.如权利要求1的电泳元件，其中纤维状结构体由聚合物材料或无机材料形成。
9.如权利要求1的电泳元件，其中纤维状结构体通过静电纺丝法形成。
10.如权利要求1的电泳元件，其中非迁移粒子具有与电泳粒子的光学反射特性不同的光学反射特性。
11.如权利要求1的电泳元件，其中非迁移粒子的反射率高于电泳粒子的反射率。
12.—种电泳元件,包括: 包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成，其中 电泳粒子累积粒度分布中的D90值等于或小于多孔层平均孔径的一半。
13.如权利要求12的电泳元件，其中多孔层的平均孔径为约0.15 μ m或更大并且为约3μπι或更小。
14.如权利要求13的电泳元件，其中多孔层的平均孔径为约0.3μπι或更大并且为约2μπι或更小。
15.如权利要求12的电泳元件，其中电泳粒子累积粒度分布中的D90值为约150nm或更大并且为约600nm或更小。
16.一种显示装置，所述显示装置在一对基板之间设置有电泳元件，所述基板各自具有电极，所述基板中的一个或两个是光学透明的，所述电泳元件包括: 包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成，其中 电泳粒子的平均粒度等于或小于多孔层平均孔径的五分之一。
17.—种显示装置，所述显示装置在一对基板之间设置有电泳元件，所述基板各自具有电极，所述基板的一个或两个是光学透明的，所述电泳元件包括: 包含在绝缘液体中的多个电泳粒子以及多孔层，所述多孔层使用包含多个非迁移粒子的纤维状结构体形成，其中电泳粒子累积粒度分布中的D90 值等于或小于多孔层平均孔径的一半。
【文档编号】G02F1/167GK103513487SQ201310231416
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月9日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】小林健, 高梨英彦, 贝野由利子, 首藤绫 申请人:索尼公司