JP2013250540A - 表示用粒子分散液、表示媒体、及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全て同極性又は少なくとも一つが異極性を有し、電界に応じて移動し、その移動が開始する電界強度を付与するための閾値電圧が異なる2種以上の表示用着色粒子であって、互いに隣合う閾値電圧を持つ粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧における低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0.5(1/sec)以上である2種以上の表示用着色粒子(その着色粒子群34)と、表示用着色粒子及び表示用白色粒子を分散する分散媒50と、を有する表示用粒子分散液である。
【選択図】図1
Description
請求項1に係る発明は、
全ての粒子が同じ帯電極性又は少なくとも一つの粒子が異なる帯電極性を示し、電界に応じて移動し、且つその移動が開始する電界強度を付与するための閾値電圧(絶対値)が異なる2種以上の表示用着色粒子であって、互いに隣合う閾値電圧を持つ2種の粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧(絶対値)における低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0.5(1/sec)以上である2種以上の表示用着色粒子と、
前記表示用着色粒子を分散する分散媒と、
を有する表示用粒子分散液。
前記2種以上の表示用着色粒子において、互いに隣合う閾値電圧を持つ2種の粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧での低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が1.0(1/sec)以上である請求項1に記載の表示用粒子分散液。
電界に応じて移動しない又は電界に応じた応答時間が前記表示用着色粒子よりも遅い表示用白色粒子をさらに有する請求項1又は2に記載の表示用粒子分散液。
少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示用粒子分散液と、
を備えた表示媒体。
少なくとも一方が透光性を有する一対の電極と、
前記一対の電極間に設けられた、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示用粒子分散液を有する領域と、
を備えた表示媒体。
請求項4又は5に記載の表示媒体と、
前記表示媒体の前記一対の基板間又は前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備えた表示装置。
請求項2に係る発明によれば、2種以上の表示用着色粒子において、互いに隣合う閾値電圧を持つ粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧における低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が1.0(1/sec)未満である場合に比べ、泳動する各粒子の単独による表示色、及び2種以上の粒子の混合による表示色の鮮明な表示を確実に実現する表示用粒子分散液が提供される。
請求項3に係る発明によれば、電界に応じて移動しない又は電界に応じた応答時間が前記表示用着色粒子よりも遅い表示用白色粒子をさらに有さない場合に比べ、白色表示の鮮明な表示を実現する表示用粒子分散液が提供される。
本実施形態に係る表示用粒子分散液は、2種以上の表示用着色粒子(以下、「着色粒子」と称する)と、着色粒子を分散する分散媒と、を有する。
2種以上の着色粒子は、全ての粒子が同じ帯電極性又は少なくとも一つの粒子が異なる帯電極性を示しており、電界に応じて移動し、その移動が開始する電界強度を付与するための閾値電圧(絶対値)が異なっている。
そして、2種以上の着色粒子は、互いに隣合う閾値電圧(絶対値)を持つ2種の粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧における低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0.5(1/sec)以上(望ましくは1.0(1/sec)以上)である。
この理由は定かではないが、次に示す理由によるものと考えられる。
このため、当該2種の着色粒子は、互いに独立して駆動(泳動)し、且つ一方の着色粒子が駆動(泳動)する際、他方の着色粒子が駆動(泳動)され難い状態になると考えられる。
具体的には、本実施形態に係る表示用粒子分散液では、例えば、シアン粒子、及び赤色粒子の2種の着色粒子を適用した場合、シアン粒子の単独によるシアン色、赤色粒子の単独による赤色、シアン粒子及び赤色粒子の混合による黒色の鮮明な表示が実現される。
一方、シアン粒子、マゼンタ粒子、イエロー粒子の3種の着色粒子を提供した場合、シアン粒子の単独によるシアン色、マゼンタ粒子の単独によるマゼンタ色、イエロー粒子の単独によるイエロー色、シアン粒子及びマゼンタ粒子の混合による青色、シアン粒子及びイエロー粒子の混合による緑色、マゼンタ粒子及びイエロー粒子の混合による赤色、シアン粒子、マゼンタ粒子及びイエロー粒子の混合による黒色の鮮明な表示が実現される。
次に、測定用素子のセルに、測定対象となる表示用粒子分散液を封入する。
次に、セルに表示用粒子分散液が封入された測定用素子の対向電極間に電圧を印加して電位差を与えて、測定対象となる着色粒子を対向電極の一方に移動させた状態とする。
次に、この状態で、対向電極間に目的とする電圧を印加して電位差を与えて電界を付与し、測定対象となる粒子を対向電極の他方に移動させる。
この様子を光ファイバー付きの高速分光器により測定し、測定対象となる着色粒子のピーク波長において9割が対向電極の他方に移動するまでに要する時間を計測し、その時間から、目的とする電圧を印加したときの電界強度に対する着色粒子の応答時間を算出する。
次に、この印加電圧(絶対値)による電界強度と算出した着色粒子の応答時間の逆数とから、最小二乗法により、印加電圧(絶対値)による電界強度と着色粒子の応答時間の逆数との関係の近似式を算出する。
そして、他の各着色粒子についても同様にして、印加電圧(絶対値)による電界強度と着色粒子の応答時間の逆数との関係の近似式をそれぞれ算出する。
なお、この近似式において、着色粒子の応答時間の逆数が「0」のときの電界強度を「着色粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧(絶対値)」と定義する。
着色粒子は、正又は負に帯電されており、予め定められた電界強度以上の電界が形成されることで分散媒中を移動するものである。また、2種以上の着色粒子は、互いに色が異なると共に、閾値電圧(つまり帯電特性)が異なる粒子である。この帯電特性が異なるとは、互いの粒子の帯電極性若しくは帯電量が異なること、又は、帯電極性及び帯電量の双方が異なることを示している。
なお、表示装置における表示色の変化は、この着色粒子の分散媒中の移動によって生じる。
1)全ての粒子が同じ帯電極性である2種の着色粒子の組合せ
2)互いに異なる帯電極性である2種の着色粒子の組合せ
3)全ての粒子が同じ帯電極性である3種の着色粒子の組合せ
4)中間の閾値電圧を持つ粒子の帯電極性が異なり、他の閾値電圧を持つ2種の粒子((最も高い閾値電圧を持つ粒子及び最も低い閾値電圧を持つ粒子)の帯電極性が同じである3種の着色粒子の組合せ
5)最も高い閾値電圧を持つ粒子及び3番目に高い閾値電圧を持つ粒子が同じ帯電極性であり、2番目に高い閾値電圧を持つ粒子及び最も低い閾値電圧を持つ粒子の帯電極性が同じ帯電極性であり、且つ、最も高い閾値電圧を持つ粒子及び3番目に高い閾値電圧を持つ粒子と2番目に高い閾値電圧を持つ粒子及び最も低い閾値電圧を持つ粒子の帯電極性が異なる帯電極性(隣り合う閾値電圧を持つ粒子が互いに異なる帯電極性)である4種の着色粒子の組合せ
着色粒子としては、例えば、樹脂粒子、これらの樹脂粒子の表面に着色剤を固定した粒子、樹脂中に着色剤を含有する粒子等が挙げられる。着色粒子としては、その他、絶縁性の金属酸化物粒子(例えばガラスビーズ、アルミナ、酸化チタン等の粒子)、プラズモン発色機能を有する金属コロイド粒子等も挙げられる。
着色粒子に使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類;、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン;、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル;、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類;、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体、又はこれらの共重合体からなる樹脂が挙げられる。
着色粒子に使用する熱硬化性樹脂としては、例えば、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体や架橋ポリメチルメタクリレート等の架橋樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
帯電性基を有する高分子は、例えば、カチオン性基又はアニオン性基を有する高分子である。
帯電性基としてのカチオン性基は、例えば、アミン基、4級アンモニウム基が挙げられ(これら基の塩も含む)、このカチオン基により粒子に正帯電極性が付与される。
帯電性基としてのアニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、リン酸基、及びリン酸塩基が挙げられ、このアニオン性基により粒子に負帯電極性が付与される。
帯電性基としては、その他、フッ素基、フェニル基等も挙げられる。
カルボン酸モノマーとしては、例えば、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、それらの無水物、そのモノアルキルエステルやカルボキシエチルビニルエーテル、カルボキシプロピルビニルエーテルの如きカルボキシル基を持つビニルエーテル類、及びその塩等が挙げられる。
スルホン酸モノマーとしては、例えば、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリックアシッドエステル、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコニックアシッドエステル等及びその塩が挙げられる。また、スルホン酸モノマーとしては、その他2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリル酸の硫酸モノエステル及びその塩も挙げられる。
リン酸モノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、アシッドホスホキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシプロピル(メタ)アクリレート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジオクチル−2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。
なお、アニオン性単量体は、重合前若しくは重合後にアンモニウム塩化して塩構造を形成させてもよい。アンモニウム塩化は、例えば、アニオン性基を3級アミン類若しくは4級アンモニウムハイドロオキサイド類と反応させることで実現される。
他の単量体としては、その他周知の非イオン性の単量体が挙げられる。
着色粒子に使用する着色剤としては、有機若しくは無機の顔料や、油溶性染料等が挙げれる。
着色剤としては、例えば、マグネタイト、フェライト等の磁性紛、カーボンブラック、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、フタロシアニン銅系シアン色材、アゾ系イエロー色材、アゾ系マゼンタ色材、キナクリドン系マゼンタ色材、レッド色材、グリーン色材、ブルー色材等の公知の着色剤が挙げられる。
着色剤として具体的には、例えば、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3、等が代表的なものとして挙げられる。
着色粒子には、必要に応じて、帯電制御剤を含んでもよい。帯電制御剤としては、電子写真用トナー材料に使用される公知のものが挙げられ、例えば、セチルピリジルクロライド、BONTRON P−51、BONTRON P−53、BONTRONE−84、BONTRON E−81(以上、オリエント化学工業社製)等の第4級アンモニウム塩、サリチル酸系金属錯体、フェノール系縮合物、テトラフェニル系化合物、酸化金属粒子、各種カップリング剤により表面処理された酸化金属粒子が挙げられる。
・シリコーン化合物による表面処理
着色粒子の表面には、反応性基を持つシリコーン化合物により表面処理が施されていてもよい。つまり、着色粒子は、当該着色粒子をコア粒子とし、このコア粒子の表面にシリコーン化合物の被覆層を有するコア・シェル構造の粒子であってもよい。
なお、コア・シェル構造の粒子の場合、コア粒子は、シリコーン化合物の反応性基と反応する反応性基(例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基等)を持つ樹脂を含むことがよい。このような反応性基を持つ樹脂としては、例えば、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ゼラチン、寒天等が好適に挙げられる。
また、シリコーン化合物が帯電性基を持つ場合、コア粒子は、帯電性基を有さない樹脂を含んで構成されていてもよい。
ここで、シリコーン化合物は、OH基を有さないシリコーン化合物(つまりOH基を持つ単量体を重合成分として含まないシリコーン化合物)であることがよい。
これにより、他の構成要素である他の着色粒子や白色粒子、基板表面の絶縁層やカプセル壁を構成する樹脂に含まれる官能基にプロトンを奪われることで、OH基が負帯電化し、正帯電に設計した粒子が部分的に負帯電化したり、負帯電に設計した粒子が必要以上に帯電してしまうことが防止され、目的通りの帯電特性を有する粒子となる。
なお、ブロックされたイソシアネート基とは、例えば、イソシアネート基が置換基と反応した状態となっており、イソシアネート基が加熱によって脱離する置換基と反応しない状態となっているものである。これにより、イソシアネート基の反応性が抑制され、加熱により置換基が離脱すると反応する状態となる。
他の単量体としては、帯電性基を持たない単量体が挙げられ、上記帯電性基を持つ高分子で説明した他の単量体(帯電性基を持たない単量体)と同様なものが挙げられる。
また、反応性基を持つ単量体は、全単量体に対して占める質量比で3質量%以上80質量%以下が望ましく、より望ましくは5質量%以上60質量%以下である。
着色粒子の表面には、必要に応じて、外添剤を付着させてもよい。外添剤の色は、着色粒子の色に影響を与えないように、透明であることが望ましい。
外添剤としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、アルミナ等の金属酸化物等の無機粒子が挙げられる。外添剤は、着色粒子の帯電性、流動性、及び環境依存性等を調整するために、これらをカップリング剤やシリコーンオイルで表面処理してもよい。
カップリング剤としては、アミノシラン系カップリング剤、アミノチタン系カップリング剤、ニトリル系カップリング剤等の正帯電性のものと、窒素原子を含まない(窒素以外の原子で構成される)シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、エポキシシランカップリング剤、アクリルシランカップリング剤等の負帯電性のものが挙げられる。
シリコーンオイルとしては、アミノ変性シリコーンオイル等の正帯電性のものと、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスルホン変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等の負帯電性のものが挙げられる。
なお、これらカップリング剤やシリコーンオイルは、外添剤の所望の抵抗に応じて選択される。
外添剤の外添量は、着色粒子の粒径と外添剤の粒径の兼ね合いから調整することがよい。そして、外添剤の外添量を上記範囲にすると、着色粒子表面から外添剤の少なくとも一部が遊離し、これが他方の着色粒子の表面に付着して、所望の帯電特性が得られなくなるのが防止され易くなる点で有利である。
着色粒子の体積平均粒径は、例えば、0.05μm以上20μm以下であることがよく、望ましくは0.1μm以上10μm以下である。なお、着色粒子の大きさは、特に制限はなく、用途に応じて、望ましい範囲が決定される。
なお、着色粒子の濃度は、表示装置の一対の基板間に封入された状態での表示用粒子分散液中の濃度としても上記範囲であることがよい。また、着色粒子の濃度は、表示装置の一対の基板間の距離)により調整することが有効である。所望の色相を得るために、表示装置の一対の基板間の距離が大きくなるほど粒子濃度は少なくなり、当該距離が小さくほど粒子濃度は多くなる。
着色粒子を製造する方法としては、従来公知のどの方法を用いてもよい。具体的には、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
1)特開平7−325434公報記載のように、樹脂、顔料及び必要に応じて帯電制御剤を目的とする混合比になるように計量し、樹脂を加熱溶融させた後に顔料を添加して混合、分散させ、冷却した後、ジェットミル、ハンマーミル、ターボミル等の粉砕機により、着色粒子を製造する方法。
2)懸濁重合、乳化重合、分散重合等の重合法やコアセルベーション、メルトディスパージョン、エマルジョン凝集法により、着色粒子を製造する方法。
3)樹脂が可塑性を有している場合、分散媒が沸騰せず、かつ、樹脂、着色剤及び必要に応じて帯電制御剤の少なくとも一方の分解点よりも低温で、樹脂、着色剤、分散媒及び必要に応じて帯電制御剤の原材料を分散及び混錬して、粒子を製造する方法(具体的には、着色粒子は、例えば、流星型ミキサー、ニーダー等で樹脂、着色剤、及び必要に応じて帯電制御剤を分散媒中で加熱溶融し、樹脂の溶媒溶解度の温度依存性を利用して、溶融混合物を撹拌しながら冷却し、凝固/析出させて、着色粒子を製造する方法)。
4)分散及び混練のための粒状メデイアを装備した適当な容器、例えばアトライター、加熱したボールミル等の加熱された振動ミル中に上記の原材料を投入し、この容器を望ましい温度範囲、例えば80℃以上160℃以下で分散及び混練して、粒子を作製する方法。
なお、粒状メデイアとしては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鋼、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が望ましく用いられる。粒状メデイアを利用した方法によって、着色粒子を製造するには、あらかじめ流動状態にした原材料をさらに粒状メデイアによって容器内に分散させた後、分散媒を冷却して分散媒から着色剤を含む樹脂を沈殿させることがよい。粒状メデイアは、冷却中及び冷却後にも引き続き運動状態を保ちながら、剪断及び/又は、衝撃を発生させ、得られる着色粒子の粒径を小さくすることがよい。
−白色粒子の構成−
白色粒子としては、例えば、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物の球状粒子、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物の球状粒子、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物の球状粒子、((株)日本触媒製エポスター)、酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状粒子(積水化成品工業(株)製MBX−ホワイト)、架橋ポリメチルメタクリレートの球状粒子(綜研化学製ケミスノーMX)、ポリテトラフルオロエチレンの微粒子(ダイキン工業(株)製ルブロンL、 Shamrock TechnologiesInc.製 SST−2)、フッ化炭素の球状粒子(日本カーボン製CF−100、ダイキン工業製CFGL,CFGM)、シリコーン樹脂の球状粒子(東芝シリコーン(株)製トスパール)、酸化チタン含有ポリエステルの球状粒子(日本ペイント製ビリューシア PL1000ホワイトT)、酸化チタン含有ポリエステル・アクリルの球状粒子(日本油脂製コナックNo181000ホワイト)、シリカの球状粒子(宇部日東化成製ハイプレシカ)等が挙げられる。
このような被覆樹脂としては、特に制限はないが、白色表示の反射率を上げ、白色粒子の沈降及び電界による移動低減の観点から、ビニルビフェニル化合物の少なくとも一種を重合成分として含む重合体がよい。
一方、白色顔料としては、例えば、酸化亜鉛、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、リトボン、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニア、酸化アンチモン、硫酸バリウム等が挙げられる。
これらの中でも、白色顔料としては、白色粒子の高反射率と沈降抑制とを両立させる観点から、酸化チタンがよい。
ここで、酸化チタン粒子は、硫酸法、塩素法、気相法等いずれの方法により潜像されたものでもよい。酸化チタンの結晶系は、アナターゼ型、ルチル型、又はプルカイト型いずれの結晶系のものでもよいが、ルチル型が望ましい。酸化チタン粒子は、光触媒性を抑制する観点から、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ケイ素などを含有していることが望ましい。
なお、白色粒子は、白色表示の反射率を上げ、白色粒子の沈降及び電界による移動低減の観点から、ビニルビフェニル化合物の少なくとも一種を重合成分として含む重合体の粒子であってもよい。
白色粒子は、例えば、表示媒体において背景色として白色を表示する機能を有する粒子である。このため、白色粒子は、分散媒中に浮遊した状態で含まれていることがよい。
そして、白色粒子は、着色粒子と逆極性の帯電特性を有するか、又は帯電量が低く、電解に応じて移動する応答時間が着色粒子よりも低い粒子であることがよく、特に、実質的に、電界に応じて移動しない粒子であることが望ましい。具体的には、同電界下での白色粒子の応答時間は、着色粒子の応答時間の1/5以下、望ましくは1/10以下であることがよい。
白色粒子の濃度を上記範囲にすると、白表示の反射率を高めつつ、表示用白色粒子の分散による分散媒の粘度上昇を抑え、着色粒子による表示応答性の低下も抑制され易くなる点で有利である。
なお、白色粒子の濃度は、表示媒体の一対の基板間に封入された状態での表示用粒子分散液中の濃度としても上記範囲であることがよい。また、表示用白色粒子の濃度は、表示装置の一対の基板間の距離)により調整することが有効である。所望の色相を得るために、表示媒体の一対の基板間の距離が大きくなるほど粒子濃度は少なくなり、当該距離が小さくほど粒子濃度は多くなる。
白色粒子の製造方法は、例えば、着色粒子の製造方法と同様な方法が挙げられる。
分散媒としては、絶縁性液体であることが望ましい。ここで、「絶縁性」とは、体積固有抵抗値が1011Ωcm以上であることを示している。
絶縁性液体として具体的には、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、デカン、ヘキサデカン、ケロセン、パラフィン、イソパラフィン、シリコーンオイル、高純度石油、エチレングリコール、アルコール類、エーテル類、エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1−メチル−2−ピロリドン、N−メチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ベンジン、ジイソプロピルナフタレン、オリーブ油、トリクロロトリフルオロエタン、テトラクロロエタン、ジブロモテトラフルオロエタンなどや、それらの混合物が好適に挙げられる。
シリコーンオイルとして具体的には、シロキサン結合に炭化水素基が結合したシリコーンオイル(例えば、ジメチルシリコーンオイル、ジエチルシリコーンオイル、メチルエチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル等)が挙げられる。これらの中も、ジメチルシリコーンが特に望ましい。
分散媒には、必要に応じて、酸、アルカリ、塩、分散安定剤、酸化防止、紫外線吸収などを目的とした安定剤、抗菌剤、防腐剤などを添加してもよいが、上記で示した特定の体積固有抵抗値の範囲となるように添加することが望ましい。
これら界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。
・ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルフェノールエーテル類。
ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシプロピレンエーテル等のポリオキシアルキレンエーテル類。
・モノオールタイプのポリオキシアルキレングリコール、ジオールタイプのポリオキシアルキレングリコール、トリオールタイプのポリオキシアルキレングリコール等のグリコール類。
・オクチルフェノールエトキシレート等の第1級直鎖アルコールエトキシレート及び、第2級直鎖アルコールエトキシレート等のアルキルアルコールエーテル類。
ポリオキシエチレンラウリルエステル等のポリオキシアルキレンアルキルエステル類。
ソルビタンモノラウレイト、ソルビタンジラウレイト、ソルビタンセスキパルミテート等のソルビタン脂肪酸エステル類。
・ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレイト、ポリオキシエチレンソルビタンジラウレイト、ポリオキシエチレンソルビタンセスキラウレイト、等のポリオキシエチレンソルビタンエステル類。
・飽和脂肪酸ステアリルエステル、不飽和脂肪酸ステアリルエステル、ステアリン酸ポリエチレングリコールエステル等の脂肪酸エステル類。
・ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸類及び、これら脂肪酸のアミド化化合物類。ポリオキシエチレンアルキルアミン類、高級脂肪酸モノエタノールアミド類、高級脂肪酸ジエタノールアミド類、アミド化合物類及び、アルカノールアミド類。
・ポリカルボン酸型高分子活性剤、ロジン石鹸等のカルボン酸塩類。ヒマシ油硫酸エステル塩、ラウリルアルコールの硫酸エステルNa塩、ラウリルアルコールの硫酸エステルアミン塩、高級アルコール硫酸エステルNa塩等のアルコール系硫酸エステル塩類及び、ラウリルアルコールエーテルの硫酸エステルアミン塩、ラウリルアルコールエーテルの硫酸エステルNa塩、合成高級アルコールエーテルの硫酸エステルアミン塩、合成高級アルコールエーテルの硫酸エステルNa塩、アルキルポリエーテル硫酸エステルアミン塩、アルキルポリエーテル硫酸エステルNa塩、天然アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルアミン塩、天然アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルNa塩、合成アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルアミン塩、合成アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルNa塩、アルキルフェノールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルアミン塩、アルキルフェノールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルNa塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルアミン塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルNa塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルアミン塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルNa塩等の硫酸エステル塩類。
・各種アルキルアリルスルホン酸アミン塩、各種アルキルアリルスルホン酸Na塩、ナフタレンスルホン酸アミン塩、ナフタレンスルホン酸Na塩、各種アルキルベンゼンスルホン酸アミン塩、各種アルキルベンゼンスルホン酸Na塩、ナフタレンスルホン酸縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等のスルホン酸塩類。
・ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸アミン塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸Na塩などのポリオキシアルキレン系スルホン酸塩類。
・アルキルトリメチルアミン系4級アンモニウム塩類。テトラメチルアミン系塩、テトラブチルアミン塩等の4級アンモニウム塩類。(RNH3)(CH3COO)〔R=ステアリル・セチル・ラウリル・オレイル・ドデシル・ヤシ・大豆・牛脂等〕で表される酢酸塩類。ラウリルジメチルベンジルアンモニウム塩(ハロゲン・アミン塩等)、ステアリルジメチルベンジルアンモニウム塩(ハロゲン・アミン塩等)、ドデシルジメチルベンジルアンモニウム塩(ハロゲン・アミン塩等)等のベンジルアミン系4級アンモニウム塩類。
・R(CH3)N(C2H4O)mH(C2H4O)n・X〔R=ステアリル・セチル・ラウリル・オレイル・ドデシル・ヤシ・大豆・牛脂等/X=ハロゲン・アミン等〕で表されるポリオキシアルキレン系4級アンモニウム塩類。
・各種ベタイン型界面活性剤等。
帯電制御剤の含有量を0.01質量%以上にすると、希望とする帯電制御効果が十分発揮され易くなる点で有利であり、20質量%以下にすると、分散媒の過度な電導度の上昇が抑制され易くなる点で有利である。
分散媒の比重は、例えば、温度25℃の環境下において、0.6g/cm3以上1.2g/cm3以下であることがよく、0.7g/cm3以上1.1g/cm3以下が望ましく、0.7g/cm3以上1.0g/cm3以下がより望ましい。
表示用白色粒子の比重を上記範囲にすると、表示用白色粒子の沈降が抑制され易くなる点で有利である。
本実施形態に係る表示用粒子分散液は、カプセル壁で内包されていてもよい。つまり、カプセル粒子中に、着色粒子、分散媒、及び必要に応じて白色粒子が含有されていてもよい。
ゼラチンとしては、コラーゲンからの誘導過程で石灰などによる処理を伴う所謂アルカリ処理ゼラチン、同じく塩酸などによる処理を伴う所謂酸処理ゼラチン、加水分解酵素などの処理を伴う酸素処理ゼラチン、ゼラチン分子中に含まれる官能基としてのアミノ基、イミノ基、ヒドロキシル基またはカルボキシル基をそれらと反応しうる基を一個持った試薬で処理、改質した例、例えばフタル化ゼラチン、コハク化ゼラチン、トリメトリト化ゼラチン等の所謂ゼラチン誘導体、変性ゼラチン等、例えば特開昭62−215272号222頁左下欄6行目から225頁左上欄末行目などに記載される当業界内で一般に用いられているものが挙げられる。
架橋剤としては、例えば、特表2005−522313に、酵素(トランスグルタミナーゼなど)による架橋反応を用いることが記載されており、この様な架橋反応を生じさせる酵素も挙げられる。
架橋剤としては、例えば、特表2009−531532記載に記載された、エポキシ樹脂、2−ヒドロキシアルキルアミド類、テトラメトキシメチルグリセリル、ポリアジリジン、ポリカルボジイミド、イソシアネート類、ブロック化イソシアネート類、乾性油(例えばトリグリセリド類、グリセロールエポキシエステル類、脂肪酸のトリエステル類等)、脂肪族アミン類、フェノール類、ポリイソシアネート類、アミン類、尿素、カルボン酸類、アルコール類、ポリエーテル類、尿素ホルムアルデヒド、メラミン類、アルデヒド類、多価アニオン類の塩も挙げられる。
架橋剤は、その架橋反応を促進する触媒と併用してもよく、触媒としては、特表2009−531532記載に記載された、アルコール類、フェノール類、弱酸類、アミン類、金属塩類、ウレタン類、キレート類、有機金属材料、光開始剤、フリーラジカル開始剤、強酸類のオニウム塩類が挙げられる。
マイクロリアクターは、マイクロスケールの複数の流路(チャンネル)を有する反応装置を一般に総称するものであり、たとえば二種類の液体が異なる流路を通る間に、極めて薄い液膜として互いに接触するもので、その間に層の界面を通して物質移動が行われ、反応が生ずる。
マイクロリアクターは、化学反応だけでなく、2種以上の液体を混合したり又は分離を行うことにも利用される。特に、混合のために用いるマイクロリアクターはマイクロミキサーと称され、混合すべき互いに異なる液体の液膜を積層構造に作り、これを狭い通路を通すことにより相互に混合するものであり、例えば、液体として油相液と水相液を用いることにより乳化分散液の調製が実現される。WO00/62913号公報には、このようなマイクロリアクターを用いて分散を行わせる分散機(マイクロミキサー)が提案されている。この分散機は、液体Aおよび液体Bの液流をそれぞれ、マイクロスケールの流路(チャンネル)に別々に通すことによって、空間的に分割された液層(液膜)に分割し、次いで分割した液流を結合し狭い通路を通すことにより液体Aまたは液体Bを細かい液滴に分散させ、その際、機械的なオシレーターを用いて液滴化を促進する方法である。
本実施形態に係る表示用粒子分散液は、表示方式の表示媒体、表示方式の調光媒体(調光素子)等に利用される。なお、表示方式の表示媒体、表示方式の調光媒体(調光素子)としては、公知である電極(基板)面の対向方向に粒子群を移動させる方式、それとは異なり電極(基板)面に沿った方向に移動させる方式(いわゆるインプレーン型素子)、又はこれらを組み合わせたハイブリッド素子がある。
以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係る表示装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る表示装置を示す概略構成図である。
なお、本実施形態に係る表示装置10は、その表示媒体12の着色粒子群34と白色粒子群36と分散媒50とを含む表示用粒子分散液として、上記本実施形態に係る表示用粒子分散液を適用する形態である。つまり、着色粒子群34として着色粒子の群を適用し、白色粒子群36として白色粒子の群を適用した形態である
表示媒体12は、図1に示すように、例えば、表示面とされる表示基板20と、表示基板20に間隙をもって対向する背面基板22と、これらの基板間を所定間隔に保持すると共に、表示基板20と背面基板22との間を複数のセルに区画する間隙部材24と、を含んで構成されている。
ここで、上記セルとは、表示基板20と、背面基板22と、間隙部材24と、によって囲まれた領域を示している。このセル中には、着色粒子群34と、白色粒子群36と、それら粒子群を分散する分散媒50と、が封入されている。着色粒子群34及び白色粒子群36はこの分散媒50中に分散され、着色粒子群34はセル内に形成された電界強度に応じて表示基板20と背面基板22との間を移動する。
そして、表示媒体12の分散媒50中には、互いに色が異なる複数種類の着色粒子群34が分散されている。複数種類の着色粒子群34は、基板間を電気泳動する粒子であり、電界に応じて移動するために必要な電圧の絶対値が各色の粒子群でそれぞれ異なる。
表示基板20は、支持基板38上に、例えば、表面電極40及び表面層42を順に積層した構成となっている。背面基板22は、例えば、支持基板44上に、背面電極46及び表面層48を順に積層した構成となっている。
背面電極46及び表面電極40は、従来の液晶表示素子又はプリント基板のエッチング等従来公知の手段により、所望のパターン、例えば、マトリックス状、又はパッシブマトリックス駆動を可能とするストライプ状に形成される。
また、アクティブマトリックス駆動を可能にするために、支持基板38及び支持基板44は、例えば、画素毎にTFT(薄膜トランジスタ)、TFD(薄膜ダイオード)、MIM(Metal−Insulator−Metal)素子、バリスタなどの能動素子を備えていてもよい。配線の積層化及び部品実装が容易であることから、能動素子は表示基板20ではなく背面基板22に形成することが望ましい。
なお、本実施形態では、表示基板20と背面基板22の対向面の双方に表面層(表面層42及び表面層48各々)が設けられている場合を説明するが、表示基板20と背面基板22の対向面の何れか一方にのみ設けられた構成であってもよい。また、これらが異なる材質であってもよい。
シリコーン鎖を持つ高分子化合物としては、例えば、下記構成単位(A)と下記構成単位(B)とを含む共重合体が挙げられる。
Ra1は、水素原子、又はメチル基を表す。
Ra2は、水素原子、メチル基、又はハロゲン原子(例えば塩素原子)を表す。
Rb2は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シアノ基、芳香族基、複素環基、又は−C(=O)−O−Rc2(但し、Rc2は、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、ポリオキシアルキル基(−(CxH2x−O)n−H[x,n=1以上の整数])、アミノ基、モノアルキルアミノ基、又はジアルキルアミノ基を表す。)
n1、及びn2は、共重合体全体に対するそれぞれの構成単位のモル%を示し、0<n1<50、0<n2<80を表す。nは、1以上3以下の自然数を表す。
電荷輸送物質としては、例えば、正孔輸送物質であるヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、アリールアミン化合物等や、電子輸送物質であるフルオレノン化合物、ジフェノキノン誘導体、ピラン化合物、酸化亜鉛等や、ポリビニルカルバゾールなどの電荷輸送性を有する樹脂が挙げられる。
間隙部材24は、表示基板20と背面基板22との間隙を保持するための部材であり、表示基板20の透明性を損なわないように形成され、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化樹脂、ゴム、金属等で形成される。
間隙部材24には、セル状のものと、粒子状のものがある。セル状のものとしては、例えば、網や、エッチングやレーザー加工等によりマトリックス状に穴を開けたシートが挙げられる。
間隙部材24は表示基板20及び背面基板22の何れか一方と一体化されてもよく、支持基板38又は支持基板44をエッチング処理、レーザー加工したり、予め作製した型を使用し、プレス加工、印刷等によって、任意のサイズのセルパターンを有する支持基板38又は支持基板44、及び間隙部材24が作製される。この場合、間隙部材24は、表示基板20側、背面基板22側のいずれか、又は双方に作製し得る。間隙部材24は有色でもよいが、表示媒体12に表示される表示画像に悪影響を及ぼさないように無色透明であることが望ましい。
電圧印加部16は、例えば、表面電極40及び背面電極46に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、表面電極40及び背面電極46の双方が、電圧印加部16に電気的に接続されている場合を説明するが、表面電極40及び背面電極46の一方が接地されており、他方が電圧印加部16に接続されていてもよい。
電圧印加部16は、例えば、表面電極40及び背面電極46に電圧を印加するための電圧印加装置であり、制御部18の制御に応じた電圧を表面電極40及び背面電極46間に印加する。
制御部18は、例えば、電圧印加部16に信号の授受をするように接続されている。
制御部18は、図示しないが、装置全体の動作を司るCPU(中央処理装置)と、各種データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、装置全体を制御する制御プログラムや処理ルーチンによって示されるプログラムを含む各種プログラムが予め記憶されたROM(Read Only Memory)と、を含むマイクロコンピュータとして構成されている。
本実施形態に係る表示装置10では、表示媒体12において、表示基板20と背面基板22との間に印加する印加電圧(V)を変えることによって、異なる色を表示する。
表示媒体12では、表示基板20と背面基板22との間に形成された電界に応じて移動することによって、表示媒体12の各画素に対応するセル毎に、画像データの各画素に応じた色を表示する。
第1態様の駆動方法は、表示媒体12の同一セル内に封入されている着色粒子群34として、図1に示すように、シアン色のシアン粒子群34C、マゼンタ色のマゼンタ粒子群34M、及びイエロー色のイエロー粒子群34Yの3色の着色粒子群34が封入されている態様の駆動方法である。
但し、シアン粒子群34C、マゼンタ粒子群34M、及びイエロー粒子群34Yは、全て正帯電の粒子である。
また、各色の着色粒子群34のシアン色のシアン粒子群34C、イエロー色のイエロー粒子群34Y、及びマゼンタ色のマゼンタ粒子群34Mの3色の粒子群各々をほぼ全て移動させるための最大電圧の絶対値として、シアン色のシアン粒子群34Cが|Vdc|、イエロー色のイエロー粒子群34Yが|Vdy|、マゼンタ色のマゼンタ粒子群34Mが|Vdm|であるとして説明する。
具体的には、図2に示すように、例えば、着色粒子群34はすべて同極性に帯電され、イエロー粒子群34Yを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vty≦Vy≦Vdy|(VtyからVdyの間の値の絶対値)、シアン粒子群34Cを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtc≦Vc≦Vdc|(VtcからVdcの間の値の絶対値)、及びマゼンタ粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtm≦Vm≦Vdm|(VtmからVdmの間の値の絶対値)が、この順で重複することなく、大きくなるように設定されている。
また、シアン粒子群34Cをほぼ全て移動させるための最大電圧の絶対値|Vdc|が、マゼンタ粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtm≦Vm≦Vdm|(VtmからVdmの間の値の絶対値)よりも小さく設定されている。
なお、「着色粒子群34を移動させるために必要な電圧範囲」とは、粒子が移動開始するために必要な電圧と移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和するまでの電圧範囲を示す。
また、「着色粒子群34をほぼ全て移動させるために必要な最大電圧」とは上記の移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和する電圧を示す。
そして、基板間に、電圧+Vty及び電圧−Vtyの絶対値以上の電圧が印加されると、3色の着色粒子群34の内のイエロー粒子群34Yについて表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じはじめて表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdy及び電圧Vdyの絶対値|Vdy|以上の電圧が印加されると、単位電圧あたりの表示濃度に変化は生じなくなる。
そして、基板間に、電圧+Vtc及び電圧−Vtcの絶対値以上の電圧が印加されると、シアン粒子群34C及びマゼンタ粒子群34Mの内のシアン粒子群34Cについて、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じはじめて単位電圧あたりの表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdc及び電圧Vdcの絶対値|Vdc|以上の電圧が印加されると、表示濃度に変化は生じなくなる。
そして、基板間に、電圧+Vtm及び電圧−Vtmの絶対値以上の電圧が印加されると、マゼンタ粒子群34Mについて、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じ始めて表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdm及び電圧Vdmの絶対値|Vdm|以上の電圧が印加されると、表示濃度に変化は生じなくなる。
なお、電圧が+Vtmを超え、+Vdm未満の場合には、マゼンタ粒子群34Mの一部が移動するので、中間調が得られる。
まず、電圧−Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは背面基板22側へ移動する。一方、電圧−Vtcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側に残る。また、移動開始電圧がシアン粒子群34Cより低いイエロー粒子群34Yは、いずれの場合も背面基板22側へ移動する。一方、移動開始電圧がシアン粒子群34Cより高いマゼンタ粒子群34Mは、いずれの場合もそれ以前の状態を維持する。
なお、電圧が−Vtcを超え、−Vdc未満の場合には、シアン粒子群34Cの一部が移動するので、中間調が得られる。
図3(B)の状態で電圧−Vtcを印加した場合は、マゼンタ粒子群34Mとシアン粒子群34Cは表示基板20側に残ったままで、イエロー粒子群34Yは背面基板22側へ移動して、結果として青色(B)表示となる(図3(E)参照)。
図3(C)の状態で電圧−Vtcを印加した場合は、マゼンタ粒子群34Mは背面基板22側に残ったまま、シアン粒子群34Cは表示基板20側に残ったままで、イエロー粒子群34Yは背面基板22側へ移動して、結果としてシアン色(C)表示となる(図3(G)参照)。
なお、電圧が+Vtyを超え、+Vdy未満の場合には、イエロー粒子群34Yの一部が移動するので、中間調が得られる。
図3(E)の状態で電圧Vdyを印加した場合は、イエロー粒子群34Yは表示基板20側へ移動し、マゼンタ粒子群34Mとシアン粒子群34Cは表示基板20側に残ったままで、結果として黒色(K)表示となる(図3(I)参照)。
図3(F)の状態で電圧Vdyを印加した場合は、イエロー粒子群34Yは表示基板20側へ移動し、マゼンタ粒子群34Mとシアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、結果としてイエロー色(Y)表示となる(図3(J)参照)。
図3(G)の状態で電圧Vdyを印加した場合は、イエロー粒子群34Yは表示基板20側へ移動し、マゼンタ粒子群34Mは背面基板22側に、シアン粒子群34Cは表示基板20側に残ったままで、結果として緑色(G)表示となる(図3(K)参照)。
第2態様の駆動方法は、表示媒体12の同一セル内に封入されている着色粒子群34として、図1に示すように、シアン色のシアン粒子群34C、マゼンタ色のマゼンタ粒子群34M、及びイエロー色のイエロー粒子群34Yの3色の着色粒子群34が封入されている態様の駆動方法である。
但し、マゼンタ粒子群34M及びイエロー粒子群34Yは正帯電の粒子であり、移動開始電圧(閾値電圧)の絶対値がマゼンタ粒子群34Mよりも低く且つイエロー粒子群34Yよりも高い中間値を持つシアン粒子群34Cは負帯電の粒子である。
つまり、図4に示すように、シアン粒子群34Cは、表面基板20と背面基板22との基板間に印加された電圧が+Vtcを超えると背面基板22側に移動し、電圧が−Vtcを超えると表示基板20側に移動する駆動特性を有している。
なお、電圧が+Vtmを超え、+Vdm未満の場合には、マゼンタ粒子群34Mの一部が移動するので、中間調が得られる。
まず、電圧−Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側へ移動する。一方、電圧−Vtcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは背面基板22側に残る。また、移動開始電圧がシアン粒子群34Cより低いイエロー粒子群34Yは、いずれの場合も背面基板22側へ移動する。一方、移動開始電圧がシアン粒子群34Cより高いマゼンタ粒子群34Mは、いずれの場合もそれ以前の状態を維持する。
なお、電圧が−Vtcを超え、−Vdc未満の場合には、シアン粒子群34Cの一部が移動するので、中間調が得られる。
図5(B)の状態で電圧−Vtcを印加した場合は、マゼンタ粒子群34Mは表示基板20側に残ったままで、シアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、イエロー粒子群34Yが背面基板22側へ移動して、結果としてマゼンタ色(M)表示となる(図5(E)参照)。
図5(C)の状態で電圧−Vtcを印加した場合は、マゼンタ粒子群34Mとシアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、イエロー粒子群34Yが背面基板22側へ移動して、結果として白色(W)表示となる(図5(G)参照)。
なお、電圧が+Vtyを超え、+Vdy未満の場合には、イエロー粒子群34Yの一部が移動するので、中間調が得られる。
図5(E)の状態で電圧Vdyを印加した場合は、イエロー粒子群34Yは表示基板20側へ移動し、マゼンタ粒子群34Mは表示基板20側に残ったままで、シアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、結果として赤色(R)表示となる(図5(I)参照)。
図5(F)の状態で電圧Vdyを印加した場合は、イエロー粒子群34Yは表示基板20側へ移動し、マゼンタ粒子群34Mは背面基板22側に残ったままで、シアン粒子群34Cは表示基板20側に残ったままで、結果として緑色(G)表示となる(図5(J)参照)。
図5(G)の状態で電圧Vdyを印加した場合は、イエロー粒子群34Yは表示基板20側へ移動し、マゼンタ粒子群34Mとシアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、結果としてイエロー色(Y)表示となる(図5(K)参照)。
第3態様の駆動方法は、表示媒体12の同一セル内に封入されている着色粒子群34として、図7(A)に示すように、シアン色のシアン粒子群34C、赤色の赤色粒子群34Rの2色の着色粒子群34が封入されている態様の駆動方法である。
但し、シアン粒子群34C、及び赤色の赤色粒子群34Rは、全て正帯電の粒子である。
また、各色の着色粒子群34のシアン色のシアン粒子群34C、赤色の赤色粒子群34Rの2色の粒子群各々をほぼ全て移動させるための最大電圧の絶対値として、シアン色のシアン粒子群34Cが|Vdc|、赤色の赤色粒子群34Rが|Vdr|であるとして説明する。
具体的には、図6に示すように、例えば、着色粒子群34はすべて同極性に帯電され、赤色粒子群34Rを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtr≦Vr≦Vdr|(VtrからVdrの間の値の絶対値)、及びシアン粒子群34Cを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtc≦Vc≦Vdc|(VtcからVdcの間の値の絶対値)が、この順で重複することなく、大きくなるように設定されている。
そして、基板間に、電圧+Vtr及び電圧−Vtrの絶対値以上の電圧が印加されると、2色の着色粒子群34の内の赤色粒子群34Rについて表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じはじめて表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdr及び電圧Vdrの絶対値|Vdr|以上の電圧が印加されると、単位電圧あたりの表示濃度に変化は生じなくなる。
そして、基板間に、電圧+Vtc及び電圧−Vtcの絶対値以上の電圧が印加されると、シアン粒子群34Cについて、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じはじめて単位電圧あたりの表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdc及び電圧Vdcの絶対値|Vdc|以上の電圧が印加されると、表示濃度に変化は生じなくなる。
図7(A)の状態で電圧+Vtcを印加した場合は、赤色粒子群34Rは表示基板20側に移動するが、シアン粒子群34Cはそのままの状態となり赤色(R)表示となる(図7(C)参照)。
なお、電圧が+Vtcを超え、+Vdc未満の場合には、シアン粒子群34Cの一部が移動するので、中間調が得られる。
図7(B)の状態で電圧−Vdrを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側に残ったままで、赤色粒子群34Rは背面基板22側へ移動して、結果としてシアン色(C)表示となる(図7(E)参照)。
一方、図7(C)の状態で電圧−Vdrを印加した場合は、シアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、赤色粒子群34Rは背面基板22側へ移動して、結果として白色(W)表示となる(図7(F)参照)。
なお、電圧が−Vtrを超え、−Vdr未満の場合には、赤色粒子群34Rの一部が移動するので、中間調が得られる。
第4態様の駆動方法は、表示媒体12の同一セル内に封入されている着色粒子群34として、図9(A)に示すように、シアン色のシアン粒子群34C、赤色の赤色粒子群34Rの2色の着色粒子群34が封入されている態様の駆動方法である。
但し、赤色粒子群34Rは正帯電の粒子であり、移動開始電圧(閾値電圧)の絶対値が高いシアン粒子群34Cは負帯電の粒子である。
つまり、図8に示すように、シアン粒子群34Cは、表面基板20と背面基板22との基板間に印加された電圧が+Vtcを超えると背面基板22側に移動し、電圧が−Vtcを超えると表示基板20側に移動する駆動特性を有している。
図9(A)の状態で電圧−Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側に移動するが、赤色粒子群34Rはそのままの状態となりシアン色(C)表示となる(図9(C)参照)。
図9(B)の状態で電圧−Vdrを印加した場合は、シアン粒子群34Cは背面基板22側に残ったままで、赤色粒子群34Rが背面基板22側へ移動して、結果として白色(W)表示となる(図9(E)参照)。
図9(C)の状態で電圧+Vdrを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表面基板20側に残ったままで、赤色粒子群34Rは表面基板20側へ移動して、結果として黒色(K)表示となる(図9(G)参照)。
なお、電圧が+Vtrを超え、−Vdr未満の場合には、赤色粒子群34Rの一部が移動するので、中間調が得られる。
本実施形態に係る表示装置は、例えば、画像の保存及び書換えが行える、電子機器、展示用媒体、カード媒体等(具体的には、例えば、電子掲示板、電子回覧版、電子黒板、電子広告、電子看板、点滅標識、電子ペーパー、電子新聞、電子書籍、複写機・プリンタと共用できる電子ドキュメントシート、ポータブルコンピューター、タブレットコンピューター、携帯電話、スマートカード、署名機器、時計、棚ラベル、フラッシュドライブ等)に備えられる。
なお、本実施例における各測定方法は、以下の通りである。
(シアン粒子C1の作製)
1)コア粒子の作製−液中乾燥法−
水溶性樹脂としてスチレンアクリル系樹脂「X345(星光PMC社製)」6.48gと、メラミン樹脂「MX035(三和ケミカル社製)」0.72g(全樹脂の10質量%相当)と、シアン顔料「PB15:3」を26重量%含む水分散液「Emacol SF Blue H524F (三洋色素社製)」18.8gと、蒸留水24.1gと、を60℃に加温しながら混合し、インク固形分濃度が15%、乾燥後の顔料濃度が50%となるように分散相を調製した。
次に、界面活性剤「KF−6028(信越化学工業社製)」3.5gをシリコーンオイル「KF−96−2cs(信越化学工業社製)」に溶解して連続相350gを調整し、これに上記分散相50gを加えて内歯式卓上分散機ROBOMICS(特殊機化工業社製)を用いて、回転数8000rpm、温度30℃で10分間乳化を行った。
その結果、乳化液滴径が約2μmの乳化液を得た。これをロータリーエバポレーターにより真空度20mbar、水浴温度50℃で12時間乾燥を行った。
更に、このシリコーンオイル粒子分散液を遠心分離器による沈降工程と、超音波洗浄機による再分散工程を3回繰り返し、過剰な界面活性剤「KF−6028(信越化学工業社製)」を除き濃縮して、コア粒子6gを得た。遠心分離の条件は6000rpmで15分とした。得られたコア粒子をSEM観察して、画像解析した結果、平均粒径0.6μmで、C.V.値(単分散性を示す指標:Coefficient of Variation:CV[%]=(σ/D)×100(σ:標準偏差、D:平均粒径))30%であった。
シリコーンマクロモノマーである「サイラプレーンFM−0721(チッソ社製)」83gと、フェノキシ基を含むモノマーである「AMP−10G(○○社製)」2.3gと、ブロックイソシアネート基を含むモノマーである「カレンズMOI−BP(昭和電工社製)」4.4gと、をシリコーンオイル「KF−96− 2CS(信越化学工業社製)」210gに混合して溶解した。これに重合開始剤としてAIBN(2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル))0.9gを溶解し、窒素フロー下で60℃、6時間重合を行なって、表面処理用の樹脂を生成し、表面処理溶液を得た。
次に、上記コア粒子1gを200mLのナスフラスコに取り、シリコーンオイル「KF−96−2cs(信越化学工業社製)」を29g加え、25℃でコア粒子分散液に超音波を加えながら撹拌分散した。これに、上記表面処理溶液6gを投入した。表面処理溶液の投入速度は0.5mL/sで行った。
次に、これを撹拌しながらオイルバス中で加温した。まず、100℃で1時間加温し、続けて130℃で1.5時間の加熱を行い、ブロックイソシアネート基のブロック基を脱離させ、表面処理用の樹脂とコア粒子中のメラミン樹脂と反応を行った。
次に、冷却後、シリコーンオイル粒子分散液を遠心分離器による沈降工程と、超音波洗浄機による再分散工程を3回繰り返し、過剰な表面処理用の樹脂を除去した。最終的に得られた粒子は0.7gであった。
−分散液A−1Aの調製−
下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施して分散液A−1Aを調製した。
・メタクリル酸メチル 38.7g
・メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル 2.25g
・赤色顔料(Red3090:山陽色素社製) 4.05g
下記成分を混合し、上記と同様にボールミルにて微粉砕して炭酸カルシウム分散液A−1Bを調製した。
・炭酸カルシウム 40g
・水 60g
下記成分を混合し、超音波機で脱気を10分間行い、次いで乳化機で攪拌して混合液A−1Cを調製した。
・炭酸カルシウム分散液A−1B 60g
・20%食塩水 4g
分散液A−1A:20g、ジメタクリル酸エチレングリコール:0.6g、重合開始剤V601(Dimethyl 2,2’−azobis(2−methylpropionate):和光純薬工業社製):0.2g、をはかりとり、充分混合し、超音波機で脱気を10分おこなった。これを前記混合液A−1Cに加え、乳化機で乳化を実施した。
次に、この乳化液をフラスコにいれ、シリコーン詮をし、注射針を使用し、減圧脱気を充分行い、窒素ガスで封入した。次に65℃で15時間反応させ粒子を調製した。
冷却後、粒子を濾過し、得られた粒子粉をイオン交換水中に分散させ、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させ、ろ過を行った。
その後充分な蒸留水で洗浄し、目開き:15μm、10μmのナイロン篩にかけ、粒度を揃えた。得られた粒子は、体積平均粒径13μmであった。
得られた粒子を1cStシリコーンオイル(信越化学工業社製、KF96−1cs)に分散させ、臭化ドデシル(4級化剤)を、粒子の調整に用いたメタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチルと等モル量加え、90℃で6時間加熱した。
冷却後、この分散液を多量のシリコーンオイルにて洗浄し、減圧乾燥させることにより赤色粒子R1を得た。
還流冷却管を取り付けた500ml三口フラスコに、2−ビニルナフタレン(新日鐵化学社製)45gと、シリコーンマクロモノマー「サイラプレーンFM−0721(チッソ社製)」45gと、シリコーンオイル「KF −96L−1CS(信越化学工業社製)」240gと、を加えた。65℃に昇温した後,窒素ガスによるバブリングを15分間行い,開始剤として過酸化ラウロイル(アルドリッチ社製)を2.3gを投入した。窒素雰囲気下にて65℃、24時間の重合を行った。
得られた粒子懸濁液を8,000rpmで10分間遠心分離し,上澄み液を除去した後尾,シリコーンオイル「KF−96−2CS(信越化学工業社製)」を用いて再分散させる洗浄工程を3回繰り返した。最後にシリコーンオイルにて粒子固形分濃度40質量%に調製して、白色粒子Wの分散液を得た。白色粒子Wの体積平均粒径は450nmであった。
シアン粒子C1: 0.1gと、赤色粒子R1: 1.3gと、白色粒子W: 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CRW系表示用粒子分散液(1)を調製した。
(シアン粒子C2の作製)
コア粒子の作製時に、メラミン樹脂「MX035(三和ケミカル社製)」の配合量を0.36g(全樹脂の5質量%相当)に変えた以外は、シアン粒子C1と同様にして、シアン粒子C2を得た(最終的に得られた粒子は0.6g)。なお、得られたシアン粒子C2は、正帯電の粒子であった。
シアン粒子C2: 0.1gと、赤色粒子R1(実施例1と同じ): 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CRW系表示用粒子分散液(2)を調製した。
(比較シアン粒子C1の作製)
スチレンアクリル系樹脂「X345(星光PMC社製)」の配合量を6.96g、メラミン樹脂「MX035(三和ケミカル社製)」の配合量を0.14g(全樹脂の2質量%相当)に変更した以外は、シアン粒子C1と同様にして、比較シアン粒子C1を得た(最終的に得られた粒子は0.4g)。なお、得られた比較シアン粒子C2は、正帯電の粒子であった。
比較シアン粒子C1: 0.1gと、赤色粒子R1(実施例1と同じ): 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CRW系比較表示用粒子分散液(C1)を調製した。
(シアン粒子C3の作製)
比較シアン粒子C1で作製したコア粒子、及び以下に示す表面処理溶液を用いた以外は、シアン粒子C1と同様にして、シアン粒子C3を得た。得られたシアン粒子C3は負帯電の粒子であった。
シリコーンマクロモノマーである「サイラプレーンFM−0721(チッソ社製)」83gと、メタクリル酸1.8gと、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレート4gと、ブロックイソシアネート基を含むモノマーである「カレンズMOI−BP(昭和電工社製)」0.5gと。をシリコーンオイル「KF−96− 2CS(信越化学工業社製)」210gに混合して溶解した。これに重合開始剤としてAIBN(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル)0.9gを溶解し、窒素下で60℃、6時間重合を行なって、表面処理用の樹脂を生成し、表面処理溶液を得た。
シアン粒子C3: 0.1gと、赤色粒子R1(実施例1と同じ): 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CRW系表示用粒子分散液(3)を調製した。
(比較シアン粒子C2の作製)
シアン粒子C1で作製したコア粒子、シアン粒子C3で用いた表面処理溶液を用いた以外は、シアン粒子C1と同様にして、比較シアン粒子C2を得た。得られた比較シアン粒子C2は負帯電の粒子であった。
比較シアン粒子C2: 0.1gと、赤色粒子R1(実施例1と同じ): 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CRW系比較表示用粒子分散液(C2)を調製した。
(マゼンタ粒子M1の作製)
以下に示すコア粒子を用いた以外は、シアン粒子C1と同様にして、マゼンタ粒子M1を得た(最終的に得られた粒子は0.5g)。得られたマゼンタ粒子M1は正帯電の粒子であった。
水溶性樹脂としてスチレンアクリル系樹脂「X345(星光PMC社製)」6.48gと、メラミン樹脂「MX035(三和ケミカル社製)」0.72g(全樹脂の10質量%相当)と、マゼンタ顔料「PR122」を21質量%含む水分散液「Emacol SF Red H502F (三洋色素社製)」18.8gと、蒸留水24.1gと、を60℃に加温しながら混合し、インク固形分濃度が15%、乾燥後の顔料濃度が50%となるように分散相を調製した。
次に、界面活性剤「KF−6028(信越化学工業社製)」3.5gをシリコーンオイル「KF−96−2cs(信越化学工業社製)」に溶解して連続相350gを調整し、これに上記分散相50gを加えて内歯式卓上分散機ROBOMICS(特殊機化工業社製)を用いて、回転数10000rpm、温度30℃で10分間乳化を行った。
その結果、乳化液滴径が約1μmの乳化液を得た。これをロータリーエバポレーターにより真空度20mbar、水浴温度50℃で12時間乾燥を行った。
更に、このシリコーンオイル粒子分散液を遠心分離器による沈降工程と、超音波洗浄機による再分散工程を3回繰り返し、過剰な界面活性剤「KF−6028(信越化学工業社製)」を除き濃縮して、コア粒子4gを得た。遠心分離の条件は10000rpmで15分とした。得られたコア粒子をSEM観察して、画像解析した結果、平均粒径0.2μmで、C.V.値(単分散性を示す指標:Coefficient of Variation:CV[%]=(σ/D)×100(σ:標準偏差、D:平均粒径))30%であった。
赤色顔料に代えて、黄色顔料「FY7416:山陽色素社製」を用いた以外は、赤色粒子R1と同様にして、イエロー粒子Y1を得た。得られたイエロー粒子Y1は正帯電の粒子であった。
シアン粒子C1(実施例1と同じ): 0.1gと、マゼンタ粒子M1: 0.1gと、イエロー粒子Y1: 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CMYW系表示用粒子分散液(4)を調製した。
(CMYW系表示用粒子分散液(5)の調製)
シアン粒子C3(実施例3と同じ): 0.1gと、マゼンタ粒子M1(実施例4と同じ): 0.1gと、イエロー粒子Y1(実施例4と同じ): 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CMYW系表示用粒子分散液(4)を調製した。
(MYW系表示用粒子分散液(5)の調製)
マゼンタ粒子M1(実施例4と同じ): 0.1gと、イエロー粒子Y1(実施例4と同じ): 1.3gと、白色粒子W(実施例1と同じ): 2.0gと、をシリコーンオイル「KF−96L−2cs(信越化学工業社製)」6.6gに添加して、超音波撹拌して、CMYW系表示用粒子分散液(4)を調製した。
(各粒子の特性)
既述の方法に従って、各例で得られた表示用粒子分散液に含まれる着色粒子ついて、印加電圧(絶対値)による電界強度と着色粒子の応答時間の逆数との関係の近似式をそれぞれ測定した。その結果を図10〜図17に示す。
そして、各例で得られた表示用粒子分散液において、互いに隣合う閾値電圧(絶対値)を持つ2種の着色粒子間で、高閾値電圧側の着色粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧における低閾値電圧側の着色粒子の応答時間の逆数を求めた。その結果を表1に示す。
なお、表1、図10〜図17中、対象となる低閾値電圧側の着色粒子における「高閾値電圧側の着色粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧における低閾値電圧側の着色粒子の応答時間の逆数」は、「1/T0」と略記する。
−高分子化合物Aの合成−
サイラプレーンFM−0721(チッソ社製、重量平均分子量Mw=5000) 5質量部、フェノキシエチレングリコールアクリレート(新中村化学社製、NKエステルAMP−10G) 5質量部、及びヒドロキシエチルメタクリレート (和光純薬社製)90質量部を、イソプロピルアルコール(IPA) 300質量部に混合し、重合開始剤としてAIBN(2,2−アゾビスイソブチルニトリル) 1質量部を溶解し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。これによる生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥し高分子化合物Aを得た。
上記高分子化合物Aを固形分濃度が4wt%になるようにIPA(イソプロピルアルコール)に溶解した。電極として厚さ50nmのITO(酸化スズインジウム)をスパッタリング法で成膜したガラス基板上に、上記高分子化合物Aの溶液をスピンコートして、130℃で1時間乾燥させて、膜厚が100nmの表面層を形成した。
このようにして作製した表面層付きITO基板を2枚用意し、表示基板、及び背面基板とした。50μmのテフロン(登録商標)シートをスペーサーとして、互いの表面層を対向させて背面基板上に表示基板を重ね合わせて、クリップにて固定した。
そして、各例で得られた表示用粒子分散液を上記基板間の間隙に注入した後、封止して、評価用セルを作製した。
作製した評価用セルを用いて、封入した表示用粒子分散液の着色粒子の数、帯電極性に応じて、上述した第1〜第4駆動方法に基づき、表示駆動を行い、各粒子による表示色を目視にて観察し、評価した。評価結果を表1に示す。
12 表示媒体
16 電圧印加部
18 制御部
20 表示基板
22 背面基板
24 間隙部材
34、34C、34M、34Y、34R着色粒子群
36 白色粒子群
38 支持基板
40 表面電極
42 表面層
44 支持基板
46 背面電極
48 表面層
50 分散媒
Claims (6)
- 全ての粒子が同じ帯電極性又は少なくとも一つの粒子が異なる帯電極性を示し、電界に応じて移動し、且つその移動が開始する電界強度を付与するための閾値電圧(絶対値)が異なる2種以上の表示用着色粒子であって、互いに隣合う閾値電圧を持つ2種の粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧(絶対値)における低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0.5(1/sec)以上である2種以上の表示用着色粒子と、
前記表示用着色粒子を分散する分散媒と、
を有する表示用粒子分散液。 - 前記2種以上の表示用着色粒子において、互いに隣合う閾値電圧を持つ2種の粒子間で、高閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が0となる外挿電圧での低閾値電圧側の粒子の応答時間の逆数が1.0(1/sec)以上である請求項1に記載の表示用粒子分散液。
- 電界に応じて移動しない又は電界に応じた応答時間が前記表示用着色粒子よりも遅い表示用白色粒子をさらに有する請求項1又は2に記載の表示用粒子分散液。
- 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示用粒子分散液と、
を備えた表示媒体。 - 少なくとも一方が透光性を有する一対の電極と、
前記一対の電極間に設けられた、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示用粒子分散液を有する領域と、
を備えた表示媒体。 - 請求項4又は5に記載の表示媒体と、
前記表示媒体の前記一対の基板間又は前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備えた表示装置。
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