CN102645812B - 电泳元件和显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种电泳元件，包括：电泳颗粒；多孔层，其由包含非迁移性颗粒的纤维状结构形成，非迁移性颗粒具有不同于电泳颗粒的光反射特性并且具有多个微孔；和分隔部，其部分邻近于多孔层并且限定用于容纳电泳颗粒的空间。多孔层的微孔每单元面积的面积比率在其中分隔部与多孔层邻近的邻近区域中与在其中分隔部不与多孔层邻近的非邻近区域中相比较小。

Description

电泳元件和显示装置
技术领域
本技术涉及包括电泳颗粒和多孔层的电泳元件，以及包括该电泳元件的显示装置。
背景技术
近年来，由于以移动电话或个人数字助理(PDA)为代表的移动装置的广泛使用，对于具有低功耗和高品质图像质量的显示装置的需求不断增加。特别地，用于阅读应用以长时间地阅读字符信息的电子书终端最近由于电子书的分发型服务的启动而受到关注，这带来了对于具有适应于这样的应用的显示品质的显示器的需求。
胆甾相(cholesteric)液晶显示器、电泳显示器、电致变色显示器或者扭转球显示器已经被提出用作为阅读显示器。特别地，所谓的反射型显示器是优先的。这是因为反射型显示器基于与页面类似的外部光的反射(漫射)进行光显示，从而形成类似于页面的显示品质。另外，显示器不必要包括背光，从而降低了功耗。
反射型显示器的突出的代表包括基于电泳现象产生亮和暗(对比)的电泳显示器。这是因为电泳显示器的功耗较低并且响应快。由此，对于电泳显示器的显示方法已经进行了各种研究。
具体地，已经提出了一种方法，其中光反射特性不同且极性不同的两种类型的带电荷颗粒被分布在绝缘液中，并且各个带电荷的颗粒依赖于基于这样的极性差形成的电场而移动(例如，见日本已审专利申请公开No.50-015115和日本专利No.4188091)。在该方法中，两种类型的带电荷颗粒的分布状态依赖于电场而以不同方式改变，从而由于这样的光反射特性的差异而形成对比度。
另外，已经提出了另一种方法，其中带电荷的颗粒被分布在绝缘液中，并且提供具有与带电荷的颗粒的光反射特性不同的光反射特性的多孔层以依赖于电场而使带电荷的颗粒移动通过多孔层中的微孔(例如，见日本未审查专利申请公开No.2005-107146，日本已审查专利申请公开No.50-015120，日本未审查专利申请公开No.2005-128143，以及日本未审查专利申请公开No.2002-244163)。对于多孔层，使用具有通过激光钻孔形成的微孔的聚合物膜、合成纤维针织织物、开室多孔聚合物等。在本方法中，带电荷的颗粒的分布状态依赖于电场而改变，从而由于在带电荷的颗粒和多孔层之间的光反射特性的差异而形成对比度。
另一种方法也已经被提出，其中带电荷的颗粒被包围在微囊化封装中，或者设置分隔结构以限定其中带电荷的颗粒可存在的区域(例如，见日本专利No.2551783和日本未审查专利申请公开(PCT申请翻译文件)No.2003-526817)。该方法抑制带电荷的颗粒的附聚、沉淀、对流等。
发明内容
虽然已经提出了电泳显示器的各种显示方法，但各方法中的显示品质仍不能令人满意，并且考虑到彩色显示器或视频显示器的未来发展，对比度和响应速度需要进一步提高。另外，重要的是需要使功耗保持较低以实现电泳显示器的专有优点中的大部分优点。
能够期望提供一种以低的功耗实现了高对比度和快速响应的电泳元件，并提供包括该电泳元件的显示装置。
根据本技术的实施方式的电泳元件包括：电泳颗粒；多孔层，其由包含非迁移性颗粒的纤维状结构形成，非迁移性颗粒具有不同于电泳颗粒的光反射特性并且具有多个微孔；和分隔部，其部分邻近于多孔层并且限定用于容纳电泳颗粒的空间。多孔层的微孔每单元面积的面积比率在其中分隔部与多孔层邻近的邻近区域中与在其中分隔部不与多孔层邻近的非邻近区域中相比较小。
根据本技术的实施方式的显示装置包括位于一对基板之间的上述电泳元件，所述基板中的一个或两者对光是透明的。
注意到，“光反射特性”指所谓的光(外部光)的反射率。非迁移性颗粒的光反射特性不同于电泳颗粒的光反射特性。另外，多孔层和微孔的“面积”是指沿着多孔层的任一方向的截面的面积。为测量该面积，可使用各种类型的显微镜来观察该截面。而且，“显示表面”指显示装置的图像显示侧上的表面。在电泳元件中，在其中分隔部不邻近多孔层的侧上的表面对应于显示表面。
根据本技术的实施方式的电泳元件，多孔层由包含非迁移性颗粒的纤维状结构形成，所述非迁移性颗粒具有不同于电泳颗粒的光反射特性。在这样的情况中，虽然多孔层具有足够数量的微孔且微孔具有足够的大小以允许电泳颗粒的移动，外部光即使在具有小的厚度的多孔层上也被显著不规则地反射。这提高了多孔层的光反射率，从而增大了对比度。另外，这促进了电泳颗粒通过微孔的移动，从而使得移动所用的时间和能量减小。
另外，分隔部部分地邻近多孔层并且所述多孔层的微孔每单元面积的面积比率在邻近区域中与在非邻近区域中相比较小。在本情况中，如果分隔部在显示装置的与显示表面反向的侧上邻近多孔层，则分隔部限定其中电泳颗粒可存在的区域，并且由此电泳颗粒在邻近区域中几乎不移动穿过多孔层，从而掏电泳颗粒的附聚、沉淀、对流等。另外，从显示表面侧观察，分隔部被多孔层遮蔽。这些抑制了图像品质的下降，比如显示的不均匀性，从而形成稳定的图像品质。另外，抑制了由于分隔部的存在而引起的对比度的降低，促进了对比度的提高。
结果，以低的功耗实现了高的对比度和快速响应。另外，根据包括本技术的实施方式的电泳元件的显示装置，以低的功耗可显示出高品质的图像。
应理解，前述的概括说明和下面的详细说明是示例性的，并且旨在提供对于如所要求的技术的进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对于本公开的进一步理解，并且被整合在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了实施方式并且与本说明书一起用以解释本技术的原理。
图1是图示包括根据本技术的实施方式的电泳元件的显示装置的构造的截面图。
图2是图示显示装置的主要部分的构造的平面图。
图3是图示显示装置的另一主要部分的构造的平面图。
图4是用于解释显示装置的操作的截面图。
图5是用以解释显示装置的制造方法的截面图。
图6是用以解释图5中所示的步骤之后的步骤的截面图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细说明本技术的实施方式。本说明基于下面的顺序。
1.包括电泳元件的显示装置的构造
2.显示装置的制造方法
[1.包括电泳元件的显示装置的构造]
首先，说明包括根据本技术的实施方式的电泳元件的显示装置的构造。图1图示了显示装置的截面构造，图2和图3每个图示了图1中所示的显示装置的主要部分的平面构造。图1图示了沿图3中所示的I-I线的截面。
根据本技术的实施方式的电泳元件可应用于各种用途比如显示装置，而无具体限制。虽然这里示例了其中电泳元件应用于显示装置的情况，本显示装置的构造仅被图示作为示例并且能够可选地修改或替代。
[显示装置的一般构造]
本显示装置是电泳显示器或者所谓的电子纸显示器，所述电泳显示器基于电泳现象来显示图像(例如，字符信息)。如图1中所示，本显示装置例如包括驱动基板10和对基板20，驱动基板10和对基板20隔着电泳元件30和隔离件40相对地布置，并且具有在对基板20所在侧上的显示表面。“具有在对基板20所在侧上的显示表面”的含义是指图像显示在对基板20所在侧上的。
[驱动基板]
驱动基板10例如包括以如下顺序设置在支撑基部11的表面上的多个薄膜晶体管(TFTs)12、保护层13、平面化绝缘层14和多个像素电极15。TFTs12和像素电极15例如以矩阵或分段图案与像素布置对应地布置。
支撑基部11由例如无机材料、金属材料或者塑性材料形成。无机材料包括例如硅(Si)、硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)和铝氧化物(AlOx)。硅氧化物包括例如玻璃或纺丝玻璃(SOG)。金属材料包括例如铝(Al)、镍(Ni)和不锈钢。塑性材料包括例如聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚乙烯萘酚树脂(PEN)和聚醚醚酮(PEEK)。
支撑基部11可以可选地为光透明的或者不透明的。这是因为由于图像显示在对基板20所在侧上，支撑基部11不必要必须为透明的。另外，支撑基部11可包括刚性基板，比如晶片(wafer)，或者可包括柔性薄玻璃或柔性膜。具体地，后者是优先的，因为可实现柔性(可折叠)显示装置。
TFT12是用于选择像素的开关元件。TFT12可以是包括作为通道层的无机半导体层的无机TFT，或者是包括作为通道层的有机半导体层的有机TFT。保护层13和平面化绝缘层14由比如聚酰亚胺的绝缘材料形成。如果保护层13的表面足够平坦，则平面化绝缘层14可以省略。像素电极15由导电材料形成，比如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铝合金和铟氧化物/锡氧化物(ITO)。像素电极15和TFT12通过接触孔(未示出)连接，所述接触孔被设置为穿过保护层13和平面化绝缘层14。
图1图示了其中为下面所述的每个隔室36单独布置TFTs12的情况(一个TFTs12对应于一个隔室36设置)。但是，这并不是限制性的，并且隔室36的数目和TFTs12的数目以及隔室36的形成区域和TFTs12的区域可以可选地设定。例如，可以为三个隔室36布置两个TFTs12，或者相邻两个TFTs12之间的边界可以布置在隔室36的形成区域内的位置处。
[对基板]
对基板20包括例如在支撑基部21的整个表面上设置的对电极22。但是，对电极22可如像素电极15那样布置为矩阵或分段的图案。
支撑基部21由与支撑基部11的材料类似的材料形成，不同之处在于其是光透明的。支撑基部21需要是光透明的，因为图像显示在对基板20所在侧上。对电极22由例如半透明导电材料(透明电极材料)形成，比如铟氧化物/锡氧化物(ITO)、锑氧化物/锡氧化物(ATO)、掺氟氧化锡(FTO)和掺铝氧化锌(AZO)。
为在对基板20所在侧上显示图像，通过对电极22观察显示装置(电泳元件30)。结果，对电极22的光透明性达到其最大程度是优选的，例如达到80％或更高。另外，对电极22的电阻抗优选地最大程度地低，例如为100Ω或更小。
[电泳元件]
电泳元件30包括分布在绝缘液31中的迁移颗粒32、具有多个微孔34的多孔层33、和部分地邻近多孔层33的分隔部35。图1示出了微孔34的仅一部分以简化所图示的内容。
[绝缘液]
绝缘液31填充例如由驱动基板10、对基板20、和隔离件40包围的空间。
绝缘液31包括例如一种或多种非水溶剂，比如有机溶剂，具体地为石蜡或异链烷烃。绝缘液31的粘度和折射率优选地尽可能低。这是因为这样低的粘度或折射率提高了迁移颗粒32的移动性(响应速度)，并且由此降低了使迁移颗粒32移动所用的能量(功耗)。另外，绝缘液31和多孔层33之间的折射率之差增大，从而增大了多孔层33的光反射率。
绝缘液31根据需要可包含各种材料。所述材料包括例如着色剂、充电控制剂、阻凝剂、粘度改进剂、表面活化剂和树脂。
[迁移颗粒]
迁移颗粒32是一个或多个电力迁移的带电荷颗粒(电泳颗粒)并且被允许依赖于电场穿过绝缘液31朝向像素电极15或对电极22移动。迁移颗粒32包括例如一种或多种有机色素、无机色素、染料、碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃材料和聚合物材料(树脂)的颗粒(粉末)。替代地，迁移颗粒32可包括树脂固体的粉碎颗粒或被囊化的颗粒，所述树脂固体包含一种或多种上述材料的颗粒。需要注意，与碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃材料和聚合物材料对应的材料不包含与有机色素、无机色素、染料对应的材料。
有机色素包括例如偶氮色素、金属复合物偶氮色素、缩聚反应偶氮色素、黄烷士林色素、苯并咪唑酮色素、酞菁色素、喹吖啶酮色素、蒽醌色素、二萘嵌苯色素、芘酮色素、蒽吡啶色素、皮蒽酮色素、二恶嗪色素、硫靛蓝色素、异二氢吲哚酮色素、喹酞酮色素、阴丹士林色素。无机色素包括例如锌白、锑白、碳黑、铁黑、硼化钛、氧化铁红、Mapico黄、铅丹、镉黄、硫化锌、锌钡白、硫化钡、硒化镉、碳酸钙、硫酸钡、铬酸铅、硫酸铅、碳酸钡、铅白和矾土。染料包括例如：苯胺黑染料、偶氮染料、酞菁染料、喹酞酮染料、蒽醌染料和甲川染料。碳材料包括例如碳黑。金属材料包括例如金、银和铜。金属氧化物包括例如氧化钛、锌氧化物、铬氧化物、钛酸钡、钛酸钾、铜铬氧化物、铜锰氧化物、铜铁锰氧化物、铜铬锰氧化物和铜铁铬氧化物。聚合物材料包括例如聚合物复合物，该聚合物复合物具有其中光吸收带位于可视区域中的官能团。只要材料具有位于可视区域中的光吸收带，则可使用任意类型的聚合物材料，而没有具体限制。
虽然绝缘液31中的迁移颗粒32的含量(浓度)不具体限定，其含量例如是0.1wt％至10wt％并且包含0.1wt％和10wt％两者。这是因为迁移颗粒32在这样的含量范围内具有特定的屏蔽(掩蔽)特性和可移动性。这里，如果该含量小于0.1wt％，则迁移颗粒32可能几乎不屏蔽多孔层33。如果该含量大于10wt％，则迁移颗粒32的分散能力降低，由此迁移颗粒32几乎不迁移并且可能附聚。
迁移颗粒32具有光学上的光反射特性(光反射率)。迁移颗粒32的光反射率并不具体限定，其优选地被设定为使得允许迁移颗粒32屏蔽多孔层33。这是因为由于迁移颗粒32和多孔层33之间的光反射率之间的差异而形成对比度。
迁移颗粒32的形成材料例如依赖于迁移颗粒32的形成对比度的功能来具体选择。具体地，用于迁移颗粒32实现亮显示的材料包括例如金属氧化物，比如氧化钛、氧化锌、氧化锆、钛酸钡和钛酸钾。用于由迁移颗粒32实现暗显示的材料包括例如碳材料和金属氧化物。碳材料包括例如碳黑。金属氧化物包括例如铜铬氧化物、铜锰氧化物、铜铁锰氧化物、铜铬锰氧化物和铜铁铬氧化物。具体地，碳材料是优选的。这是因为碳材料提供了高化学稳定性、高移动性和高光吸收性。
对于由迁移颗粒32实现的亮显示，虽然只要可形成对比度，对迁移颗粒32的从外部观察的颜色不作具体限定，但该颜色具体地优选是发白的，并且更优选地为白色。对于由迁移颗粒32实现的暗显示，虽然只要可形成对比度，对迁移颗粒32的从外部观察的颜色不作具体限定，但该颜色具体地优选是发黑的，并且更优选地为黑色。这是因为在每个情况中提高了对比度。
注意到，迁移颗粒32优选地易于长时间地在绝缘液31中分布并被充电，并且优选地几乎不被多孔层33吸收。因此，可接受的是使用分散剂(或者充电改性剂)以通过静电排斥来分散迁移颗粒32，或者迁移颗粒32受到表面处理，或者使用上述两种方法。
分散剂包括例如由Lubrizolcorp.制造的Solsperse系列产品、由BYK-Chemie制造的BYK系列产品或者Anti-Terra系列产品、以及由ICIAmericasInc制造的Span系列产品。
表面处理包括例如松脂处理、表面活化剂处理、色素衍生物处理、偶联剂处理、接枝聚合处理和微囊化处理。具体地，接枝聚合处理、微囊化处理或者它们的组合是优选的。这是因为这样的处理提供了长时间的分散稳定性。
用于表面处理的材料包括例如在迁移颗粒32的表面上可吸收的官能团和可聚合官能团的材料。可吸收官能团的类型依据迁移颗粒32的形成材料确定。例如，可吸收官能团包括：苯胺衍生物，比如用于诸如碳黑的碳材料的4-乙烯基苯胺；和有机硅烷微生物，比如用于氧化物的甲基丙烯酸-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。可聚合官能团包括例如乙烯基基团、丙烯酸基团、甲基基团。
替代地，用于表面处理的材料包括例如能够与迁移颗粒32的具有可聚合官能团的表面接枝的材料(接枝材料)。接枝材料优选地具有可聚合官能团和分散官能团，所述分散官能团允许分散在绝缘液31中并且可通过位阻保持一定的分散性。可聚合官能团的类型以与所述的吸附材料相同的方式确定。分散官能团包括例如分枝的烷基基团，在本情况中，绝缘液31是石蜡。聚合引发剂比如偶氮二异丁腈(AIBN)可用于接枝材料的聚合和接枝。
作为参考，使迁移颗粒32分散在上述的绝缘液31中的方法在书《DispersionTechniqueofUltrafineParticlesandEvaluationThereof-SurfaceTreatment/FineGrinding，andDispersionStabilizationinAir，Liquid，andPolymer(Science&TechnologyCo.，Ltd.)》中有详细描述。
[多孔层]
多孔层33是由纤维状结构331形成的三维结构(象非针织织物的不规则网络结构)，如图2中所示，并且例如由隔离件40支撑。多孔层33具有多个间隙(微孔34)以用于迁移颗粒32在不包括纤维状结构331的区域中的移动。
纤维状结构331包含一个或多个非迁移性颗粒332，并且所述一个或多个非迁移性颗粒非迁移性颗粒332被纤维状结构331保持。在包括三维结构的多孔层33中，单个纤维状结构331可随机缠绕，或者多个纤维状结构331可相互集聚和随机叠加。在多个纤维状结构331的情况中，每个纤维状结构331优选地保持一个或多个非迁移性颗粒332。图2图示了其中多孔层33由多个纤维状结构331形成的情况。
多孔层33包括由纤维状结构331形成的三维结构。这是因为外部光趋于由于所述不规则三维结构而被不规则地反射(多向散射)，这增大了多孔层33的光反射率。另外，多孔层33的厚度可被减小以实现这样的高光反射率。结果，增大了对比度，并且减少了用于迁移颗粒32的移动的能量。另外，微孔34的平均直径及其数目增大，由此易于使迁移颗粒32移动穿过微孔34。相应地，减少了用于迁移颗粒32的移动的时间和能量。
纤维状结构331包含非迁移性颗粒332，这增强了对于外部光的不规则反射，从而进一步增大了多孔层33的光反射率。结果，进一步增大了对比度。
纤维状结构331包括纤维状材料，其纤维长度比纤维直径显著地更长。纤维状结构331包括例如一种或多种聚合物材料或者无机材料，但可包括其它的材料。聚合物材料包括例如尼龙、聚乳酸、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙酯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯咔唑、聚氯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚砜、聚维酮、聚偏乙烯氟化物、聚六氟丙烯、醋酸纤维素乙酸盐、胶原质、明胶、聚氨基葡糖和它们的共聚物。无机材料包括例如氧化钛。具体地，聚合物材料优选地用于形成纤维状结构331。这是因为聚合物材料具有较弱的活性(例如，较弱的光反应性)或具有化学稳定性，这抑制了不期望的纤维状结构331的分解反应。注意到，如果纤维状结构331由高反应性材料形成，则纤维状结构331的表面优选地被覆盖可选的保护层。
纤维状结构331的形状(外观)并不具体地限定，只要如上所述地纤维状材料包括长度比直径显著地大的纤维。具体地，纤维状结构可以是线性的、卷曲的或者在某些点处弯折。另外，纤维状结构331可在一个方向上不受限地延伸，并且可在延伸路径上沿两个或更多个方向分支。并未具体限定的、用于形成纤维状结构331的方法优选地例如是相分离处理、倒相处理、静电(电场)纺丝处理、熔融纺丝处理、湿式纺丝处理、干式纺丝处理、凝胶纺丝处理、溶胶-凝胶处理、或者喷射涂覆处理。这是因为这样的处理便于稳定的其中纤维长度比纤维直径显著地大的纤维状材料的形成。
未具体限定的、纤维状结构331的平均纤维直径优选地尽可能地小。这是因为这样的平均纤维直径增强了光的不规则反射，并且增大了微孔34的直径。但是，所述平均纤维直径优选地被确定为使得纤维状结构331可保持非迁移性颗粒332。因此，纤维状结构331的平均纤维直径优选地是10μm或更小。虽然未具体地限定平均纤维直径的下限，下限例如是0.1μm，但其可以是0.1μm或更小。平均纤维直径通过显微镜观察来测量，例如使用扫描电子显微镜(SEM)。纤维状结构331的平均长度可以可选地设定。
未具体限定的、微孔34的平均直径优选地尽可能地大。这是因为这样的平均直径便于迁移颗粒32穿过微孔34的移动。因此，微孔34的平均直径优选地是0.1μm至10μm并包括0.1μm和10μm两者。
并未具体限定的、多孔层33的厚度例如是5μm至100μm并包括5μm和100μm两者。这是因为这样的厚度提高了多孔层33的屏蔽特性，并且促进了迁移颗粒32穿过微孔34的移动。注意到，这里指定的多孔层33的厚度是指多孔层33在下面所述的非邻近区域R2中的厚度。
具体地，纤维状结构331优选地包括纳米纤维。这是因为纳米纤维使三维结构变得复杂，这增强了对于外部光的不规则反射，从而进一步增大了多孔层33的光反射率，并且增大了多孔层33的微孔34每单元面积的面积比率，这促进了迁移颗粒32穿过微孔34的移动。相应地，对比度进一步增大，并且进一步减小了用于迁移颗粒32的移动的能量。纳米纤维是指纤维状材料，该材料的纤维直径是0.001μm至0.1μm，并包括0.001μm和0.1μm两者，并且纤维长度是纤维直径的100倍或更大。包括纳米纤维的纤维状结构331优选地通过静电纺丝处理形成。这是因为该处理促进了稳定的具有这样的小纤维直径的纤维状结构331的形成。
纤维状结构331优选地具有与迁移颗粒32的光反射特性不同的光反射特性。具体地，未具体限定的、纤维状结构331的光反射率优选地设定为使得允许多孔层33整体上屏蔽迁移颗粒32。这是因为由于在迁移颗粒32和多孔层33之间的光反射率的差异而形成对比度，如先前所述。因此，在绝缘液31中光学透明(透明和无色)的纤维状结构331并不是优选的。但是，纤维状结构331可具有某一光反射率，在本情况中，纤维状结构331的光反射率几乎不影响多孔层33整体上的光反射率，并且多孔层33整体上的光反射率大致由非迁移性颗粒332的光反射率确定。
非迁移性颗粒332由纤维状结构331保持(固定)，使得非迁移性颗粒332并不电力迁移。非迁移性颗粒332的形成材料例如类似于迁移颗粒32的形成材料，并且依据如下所述的非迁移性颗粒332的功能来选择。
非迁移性颗粒332可部分地从纤维状结构331暴露出或者埋入结构331内，只要它们被纤维状结构331保持。
非迁移性颗粒332具有与迁移颗粒32的光反射特性不同的光反射特性。未具体限定的、非迁移性颗粒332的光反射率优选地设定为使得多孔层33整体上可屏蔽非迁移性颗粒332。这是因为由于如先前所述的在迁移颗粒32和多孔层33之间的光反射率的差异而形成对比度。
例如，非迁移性颗粒332的形成材料例如依据非迁移性颗粒332的用于形成对比度的功能来选择。具体地，用于由非迁移性颗粒332实现亮显示的材料类似于用于由迁移颗粒32实现亮显示而选择的材料。另一方面，用于由非迁移性颗粒332实现暗显示的材料类似于用于由迁移颗粒32实现暗显示而选择的材料。具体地，用于由非迁移性颗粒332实现亮显示而选择的材料优选地是金属氧化物。这是因为金属氧化物提供了高的化学稳定性、高的固定性和高的光反射率。非迁移性颗粒332的形成材料可以与迁移颗粒32的形成材料相同或不同，只要可形成对比度。
非迁移性颗粒332实现的亮显示或暗显示的视觉色彩类似于所述的迁移颗粒32的视觉色彩。
具体地，分隔部35在与显示表面反向的侧上部分地邻近多孔层33。分隔部35限定了用于容纳迁移颗粒32的空间(下面所述的隔室36)。因此，多孔层33的存在区域被划分为其中分隔部35邻近多孔层33的区域(邻近区域R1)和其中分隔部35不邻近多孔层33的区域(非邻近区域R2)。
多孔层33的在邻近区域R1中的微孔34每单元面积的面积比率(下文中称为，微孔34的面积占用比)在在非邻近区域R2中的面积比率小。这是因为多孔层33形成为使得例如微孔34的面积占用比大致均匀并且然后被局部按压。多孔层33的厚度T在邻近区域R1中与在非邻近区域R2中相比较小。
微孔34的面积占用比基于多孔层33的面积和存在于多孔层33中的微孔34的面积表示如下：面积占用比(％)＝(微孔34的面积/多孔层33的面积)*100。该面积占用比允许例如通过用低温切片机将多孔层33机加工成为断面并且然后用金相显微镜、共焦显微镜或扫描电子显微镜观察多孔层33的横截面来检测。虽然可目视检查来从微孔34区分纤维状结构331(包括非迁移性颗粒332)(以指定纤维状结构331与微孔34之间的边界)，图像处理软件可用以依据对比度的差异来标示图像。该软件可以类似地用于计算面积。
虽然这里用面积占用比来指定微孔34在邻近区域R1和非邻近区域R2之间的占用比的差，替代地可使用容积占用比。这是因为微孔34的占用比的差也可用容积占用比来指定，如在面积占用比的情况中那样。
分隔部35在与显示表面反向的侧上邻近多孔层33。这是因为这样的构造抑制了由于存在分隔部35引起的对比度的减小。详细来讲，在分隔部35由光透明性材料比如下面所述的树脂形成的情况中，对比度趋于在每个隔室36中由于从相邻隔室36中通过分隔部35的光(可见光)泄漏而减小。在本方面，当从显示表面侧观察时，几乎不透射光的多孔层33(具有小的微孔34的面积占用比)存在于分隔部35的前侧，从而抑制了由于从邻近隔室36泄漏的光或其它光(例如，驱动基板10产生的光)引起的对比度的减小。这抑制了由于存在分隔部35导致的对比度的减小。
微孔34的面积占用比在邻近区域R1中与在非邻近区域R2中相比较小。这是因为与其中微孔34的面积占用比在相邻区域R1中较大的情况相比，在本情况中，分隔部35被多孔层33显著地屏蔽。另外，由于每个微孔34的大小和微孔34的数目随着微孔34的面积占用比的减小而增大，迁移颗粒32几乎不穿过邻近区域R1中的微孔34移动到邻近区域R1。
多孔层33的厚度T在邻近区域R1中与在非邻近区域R2中相比较小。这是因为多孔层33在邻近区域R1中被按压，使得分隔部35被多孔层33充分屏蔽，并且迁移颗粒32几乎不随机移动，如先前所述的。另外，与其中多孔层33的厚度T在邻近区域R1中与非邻近区域R2中相比不小的情况相比，减小了电泳元件30的整体的厚度，即，多孔层33在邻近区域R1中未被按压，从而减小了电泳元件30的厚度。
多孔层33的示例性形成步骤如下。首先，纤维状结构331的形成材料(例如，聚合物材料)被分散或溶解在有机溶剂中以制备纺丝溶液。然后，非迁移性颗粒332被添加到纺丝溶液并通过搅拌被充分混合，从而分散非迁移性颗粒332。然后，纺丝溶液通过静电纺丝处理被纺丝成为纤维。结果，非迁移性颗粒332被纤维状结构331保持，从而形成具有大致均一的微孔34的面积占用比的多孔层33。最终，多孔层33的部分被按压使得在该被按压部分中的微孔34的面积占用比减小。作为按压多孔层33的构件，可使用最终与多孔层33邻近的分隔部35，或可使用其它的构件。可使用可按压多孔层33的任意构件。相应地，多孔层33具有微孔34的面积占用比被减小的区域和微孔34的面积占用比未减小的区域。分隔部35最终邻近多孔层33，并且相应地前者区域成为邻近区域R1，而后者区域成为非邻近区域R2。
[使电泳元件显示的优选方法]
在电泳元件30中，由于迁移颗粒32和多孔层33(包括包含有非迁移性颗粒332的纤维状结构331)之间的光反射率的差异而形成对比度，这里，可由迁移颗粒32提供亮显示，而由多孔层33提供暗显示，反之亦然。这样的功能差异依据迁移颗粒32的光反射率和多孔层33的光反射率之间的大小关系来确定。具体地，用于亮显示的一个部件的光反射率被设定为高于用于暗显示的另一部件的光反射率。
具体地，暗显示优选地由迁移颗粒32提供，而由多孔层33提供亮显示。因此，在其中多孔层33的光反射率大致由非迁移性颗粒332的光反射率确定的情况中，非迁移性颗粒332的光反射率优选地高于迁移颗粒32的光反射率。这是因为在这样的情况中，用于亮显示的光反射率由于的多孔层33导致的对于外部光的不规则反射而显著增大，因此显著增大了对比度。
[分隔部]
分隔部35是用于限定其中允许存在迁移颗粒32的区域的构件。分隔部35朝向多孔层33延伸，并且在邻近区域R1中、在与显示表面反向的侧上部分地邻近多孔层33。
如图1和图3中所示，分隔部35限定了一个或多个空间(隔室36)以用于容纳迁移颗粒32。虽然未具体限定隔室36的数目和布置图案，该布置图案优选地例如是矩阵图案(包括多个行和列的图案)，以形成多个隔室36。虽然未具体限定每个隔室36的轮廓，该轮廓可以例如是如图3中所示的矩形开关，或者可以是另一种开关，例如六边形。
分隔部35可设置在例如37的一个表面上并且由支撑板37支撑。在这样的情况中，分隔部35和支撑板37可设置在一个单元(分隔单元38)中。但是，分隔部35和支撑板37可以统一或者分离。这里，例如提供分隔单元38以覆盖像素电极15和在像素电极15周围的平面化绝缘层14。
分隔部35的形成材料没有具体限定，只要其不影响电泳元件30的操作特性，并且所述形成材料优选地是具有良好的可成型性的树脂。这是因为这样的树脂便于具有期望的大小和开关的分隔部35的形成。所述树脂包括例如热塑性树脂或者光固化树脂(包括光刻抗蚀剂)，或者可包括其它的树脂。以类似的方式选择支撑板37的形成材料。
在使用树脂作为分隔部35的形成材料的情况中，分隔部35通过使用热塑性树脂的热压印处理或者使用光固化树脂的光压印处理而形成。具体地，在热压印处理中，型模例如被按压到已加热到玻璃转化温度或更高温度的树脂(聚合物材料)中，然后树脂被冷却并且从树脂释放型模。结果，型模的表面结构被转印到树脂的表面，从而形成具有期望的表面结构的分隔单元38。型模可以例如是通过光刻处理形成的光致抗蚀膜，或者通过咬入机加工等形成的金属板。
分隔部35的宽度W可以在其延伸方向上是均一的或者不均一的。具体地，宽度W优选地朝向多孔层33逐渐减小。这是因为隔室36的开口区域在显示表面侧上被加宽，并且迁移颗粒32的不可移动区域(邻近区域R1)相应地变窄，这扩展了图像显示区域。虽然分隔部35的侧面的倾角(所谓的锥角)未具体限定，该角度例如是60°至90°并包括60°和90°两者，并且优选地是75°至85°并包括75°和85°两者。
分隔部35的节距或高度可以可选地设定而无具体限制。例如，分隔部35的节距是30μm至300μm并包括30μm和300μm两者，并且优选地是10μm至100μm并包括10μm和100μm两者。每个分隔部35的高度是60μm至150μm并包括60μm和150μm两者，并且优选地是30μm至50μm并包括30μm和50μm两者。
具体地，分隔部35的和多孔层33在邻近区域R1中的厚度T优选地大致均一。这是国为这样均一的高度和厚度使得在像素电极15和对电极22之间的距离(所谓的间隙)均匀，从而形成均匀的电场强度。这降低了响应速度的不均匀性。
[隔离件]
隔离件40由例如诸如聚合物材料的绝缘材料形成。但是，隔离件40的构造并不具体限定，并且隔离件可以由密封构件构成，在密封构件中包含有混合的微细颗粒。
具体地，隔离件40优选地具有图案比如网格图案，使得不阻碍迁移颗粒32的移动，并且迁移颗粒32被均一分布，但所述图案未具体限定。具体地，隔离件40优选地具有尽可能小的厚度，例如10μm至100μm并包括10μm和100μm，以降低功耗，但所述厚度并不具体限定。
[显示装置的操作]
该显示装置的操作如下。图4是用于解释显示装置的操作的图，示出了与图1对应的截面构造。
这里，例如迁移颗粒32的光反射率比多孔层33(包括纤维状结构331和非迁移性颗粒332)的光反射率低。由此，对其中由迁移颗粒32提高暗显示而由多孔层33提供亮显示的情况进行描述。
在起始状态中，所有隔室36中的迁移颗粒32在绝缘液31中布置成接近像素电极15，如图1所示。在本状态中，当从显示表面所在侧观察显示装置时，在全部像素(亮显示)中迁移颗粒32被多孔层33屏蔽，从而不形成对比度(无图像显示)。
当TFTs12选择了像素并且由此电场被施加在像素电极15与对电极22之间时，迁移颗粒32在隔室36中穿过多孔层33中的微孔34向对电极22移动，其中电场施加到隔室36，如图4中所示。在本状态中，当从显示表面所在侧观察显示装置时，共同存在有其中迁移颗粒32被多孔层33屏蔽的像素(亮显示)和其中迁移颗粒32未被多孔层33屏蔽的像素(暗显示)，从而由于显示色彩的差异而形成对比度。这样，对于每个隔室36开关颜色色彩(亮显示或暗显示)，从而由于横过全部像素的对比度而形成图像显示。
[显示装置的制造方法]
接着，说明显示装置的制造方法。图5和图6是用于解释显示装置的制造方法的图，每个图示出了与图1对应的截面构造。
首先，如图5中所示，TFTs12、保护层13、平面化绝缘层14和像素电极15以此次序形成在支撑基部11的一个表面上以产生驱动基板10，并且对电极22形成在支撑基部21的一个表面上以产生对基板20。作为形成每个部件的方法，例如，如果需要，可选择和使用已有的形成方法。
接着，分隔单元38形成在驱动基板10的像素电极15和在像素电极15周围的平面化绝缘层14之上。为形成分隔单元38，例如，树脂通过热压印处理被模制以一体地形成分隔部35和支撑板37。注意到，保护层可设置在平面化绝缘层14与像素电极15、以及平面化绝缘层14与分隔单元38之间。
多孔层33被形成于对基板20的对电极22之上。为形成多孔层33，例如，纤维状结构331的形成材料分布在有机溶剂中以制备纺丝溶液，并且非迁移性颗粒332分布在纺丝溶液中以用于由静电纺丝处理实现的后续纺丝过程。相应地，非迁移性颗粒332被纤维状结构331保持，从而形成多孔层33。在结果生成的多孔层33中，微孔34的面积占用比在整个层33上大致均一。
接着，如图6中所示，驱动基板10和对基板20以隔离件40处于两者之间的方式被反向地布置，以在驱动基板10和对基板20之间限定待被填充绝缘液31的空间(见图1)。这里，多孔层33被分隔部35的端部局部地按压，使得微孔34的面积占用比在这样的被按压的部分(邻近区域R1)中与在其它部分(非邻近区域R2)中相比减小。相应地，多孔层33的厚度T在邻近区域R1中与在非邻近区域R2中相比减小。
最后，由驱动基板10、对基板20和隔离件40包围的空间被其中分布有迁移颗粒32的绝缘液31填充。这里，迁移颗粒32分布在由分隔部35限定的每个隔室36中。结果，显示装置被完成。
虽然已经参考图6描述了其中用分隔部35按压多孔层33的情况，但可用分隔部35之外的构件以部分地按压多孔层33，使得分隔部35然后被布置成邻近多孔层33的这样的被按压部分。在这样的情况中，多孔层33中的微孔34的面积占用比也在邻近区域R1中局部减小。但是，优选地使用分隔部35来按压多孔层33以确保分隔部35到多孔层33的一定附接并且简化电泳元件30的制造工艺。
[显示装置的操作和效果]
根据本显示装置，多孔层33由纤维状结构331形成，所述纤维状结构331包含具有与迁移颗粒32的光反射特性不同的光反射特性的非迁移性颗粒332。
在这样的情况中，虽然多孔层33具有的微孔34具有足够的大小和数量以允许迁移颗粒32的移动，外部光即使在具有小的厚度的多孔层33上被显著地不规则地反射。具体地，外部光另外不仅被纤维状结构331而且被非迁移性颗粒332显著不规则地反射。这提高了多孔层33的光反射率，从而增大对比度。另外，这促进了迁移颗粒32移动穿过微孔34，减少了用于移动的时间和能量。
另外，在本显示装置中，分隔部35在与显示表面反向的侧上邻近多孔层33，并且多孔层33中的微孔34的面积占用比在邻近区域R1中与在非邻近区域R2相比较小。
在这样的情况中，分隔部35限定了其中允许存在迁移颗粒32的区域，由此迁移颗粒32在邻近区域R1中几乎不移动穿过多孔层33，从而抑制了迁移颗粒32的扩散、对流和附聚。这抑制了图像品质的降低，比如显示的不均匀性，从而形成稳定的图像显示。而且，当从显示表面所在侧观察时，分隔部35被多孔层33屏蔽，这抑制了由于存在分隔部35导致的对比度的降低，从而提高了对比度。
结果，以低的功耗实现了高的对比度和快速响应，由此以低的功耗可实现高品质的图像。
具体地，如果多孔层33的厚度T在邻近区域R1中与在非邻近区域R2中相比较小，则电泳元件30的总厚度减小，从而导致显示装置的厚度减小，即使设置有分隔部35也是如此。
另外，如果每个分隔部35的宽度W朝向多孔层33逐渐减小，则隔室36的开口面积被加宽，从而扩展了图像的显示面积。
另外，如果纤维状结构331通过静电纺丝处理形成或者包括纳米纤维，则增强了对于外部光的不规则反射的三维结构易于由纤维状结构331形成，并且还增大了微孔34的大小和微孔34的数量，从而产生更高的效果。另外，如果非迁移性颗粒332的光反射率高于迁移颗粒32的光反射率使得由迁移颗粒32提高暗显示而由多孔层33提高亮显示，则多孔层33的光反射率由于对于外部光的不规则反射而显著地增大，从而产生更高的效果。
另外，分隔部35被用作对多孔层33进行部分按压的构件，以在显示装置的制造工艺中局部减少微孔34的面积占用比。使得可以确保分隔部35到多孔层33的一定的附接，并简化电泳元件30的制造工艺。
[示例]
接着，将详细说明根据本技术的实施方式的示例。
[实验]
根据下面的步骤使用用于暗显示的迁移颗粒和用于亮显示的多孔层生产显示装置。
[迁移颗粒的制备]
10克的碳黑(MitsubishiChemicalCorporation制造的#40)被添加到1dm3(l)的水中，这样的混合物通过电磁方式搅拌，然后1cm3的盐酸(37wt％溶液)和0.2g的4-乙烯基苯胺被添加到该混合物以制备溶液A。然后，0.3gof亚硝酸钠被溶解在10cm3的水中，然后该溶液被加热到40℃以制备溶液B。然后，溶液B被缓慢添加到溶液A，然后混合的溶液被搅拌10小时。接着，通过溶液的反应获得的产品被离心处理以生成固体。然后，该固体在离心处理状态下被用水清洗，接着用丙酮清洗，然后在真空烘干机中(以50℃的温度)被烘干一个晚上。
然后，5g的所述固体、100cm3的甲苯、15cm3的异丁烯酸2-己基乙酯和0.2g的AIBN被置于反应烧瓶中进行混合，其中氮吹洗装置、电磁搅拌棒和回流柱被附接到反应烧瓶。然后，反应烧瓶用氮吹洗30分钟，同时搅拌上述的混合物。接着，反应烧瓶被置于油槽中，并被逐渐加热到80℃同时持续搅拌所述混合物，然后保持该温度10小时。然后，通过离心处理获得某一固体，并将四氢呋喃(THF)和醋酸乙酯添加到该固体，对这样的混合物进行三次离心处理。每三次离心处理后对生成物进行清洗。然后，该固体被提取并在真空烘干器中(以50℃的温度)被烘干一个晚上。结果，生产出4.7g作为暗迁移颗粒的被聚合物覆盖的碳黑。
然后，含有N，N-二甲基丙烷-1，3二胺，12羟基十八酸的总计0.5％的IsoparG(由ExxonMobilCorp.制造)溶液和甲氧基磺酰氧基甲烷(由Lubrizolcorp.生产的Solsperse17000)，以及1.5％的三油酸山梨坦(Span85)被制备作为绝缘液，然后0.1g的迁移颗粒被添加到9.9g的该绝缘液中，这样的混合物在玻珠研磨机中被搅拌5分钟。然后，该混合物在离心机中(以2000rpm的转速)被离心处理5分钟，然后移除玻珠。
[多孔层的制备]
作为纤维状结构的形成材料的12g聚丙烯腈(Aldrichcorporation生产的产品：分子重量为150000)被溶解在88gofN，N′-二甲基甲酰胺中以制备溶液C。然后，作为非迁移性颗粒的30g的氧化钛(SakaiChemicalIndustryCo.，Ltd.生产的TITONER-45M)被添加到70g的溶液C中，然后该材料在玻珠研磨机中被混合以制备纺丝溶液。然后，该纺丝溶液被倾倒到灌注器内，并且通过电动纺丝机(MECCCo.，Ltd.制造的NANON)在具有像素电极(ITO)的玻璃基板上以预定图案重复执行纺丝八次。纺丝条件如下：电场强度28kV，排出速度0.5cm3/m，纺丝距离15cm，以及扫描速率20mm/s。然后，玻璃基板在真空干燥箱中(以75℃的温度)被烘干12小时，以形成包含非迁移性颗粒的纤维状结构。
[分隔单元的制备]
对作为分隔单元的基部的像素电极等的表面执行硅烷联结处理，以确保作为分隔单元的形成材料的紫外固化压印树脂(下文中称为UV压印树脂)到基部的一定附接强度。这里，硅烷联结剂(Shin-EtsuChemicalCo.，Ltd.生产的KBM-503)和醋酸乙酯以2∶8的重量比混合，然后这样的混合后的溶液被施加到基部的表面上并留存5分钟。然后，混合后的溶液被从基部的表面移除，然后基部以120℃被加15分钟。然后，对基部的表面略微冷却，并用乙醇冲洗，然后用纯净水冲洗。然后，基部的表面被烘干以完成硅烷联结处理。
然后，0.1cm3(ml)的UV压印树脂(ToyoGoseiCo.，Ltd生产的PAK-01-CL)的溶液被滴下0.1cm3(ml)到基部的受到硅烷联结处理的表面上。然后，UV压印树脂已滴到其上的基板被紫外线照射以使UV压印树脂固化，同时将型模按压到基部，然后移除型模。相应地，型模的表面结构被转印到固化的UV纳米压印树脂。结果，形成具有如图1和图3所示的构造的分隔单元，在所述分隔单元中，分隔部整合有支撑板。每个分隔部的尺寸如下：最小宽度8μm，最大宽度25μm，高度50μm，锥角80°。
[显示装置的装配]
从上面具有像素电极(ITO)的玻璃基板上移除多孔层的与玻璃基板的不具有像素电极的区域粘结的不需要的部分。然后，PET膜(厚度50μm)作为隔离件被布置于在其整个表面上具有对电极(ITO)的玻璃基板上，然后具有像素电极和多孔层的玻璃基板被堆叠在PET膜上。最后，其中分布有迁移颗粒的绝缘液被注入到两个玻璃基板之间的间隙中。
(比较示例)
根据与所述示例中类似的步骤生产出显示装置，区别在于不包括分隔单元。
对于根据所述示例和所述比较示例生产的每个显示装置，利用光谱密度计(X-Rite，Incorporated生产的i1Basic)测量显示表面的亮度(L值)。结果，所述示例中的亮度为68，而比较示例中的亮度为70。该结果显示在包括有分隔部的所述示例中，分隔部并不根本上影响多孔层的光反射率(亮显示)，从而在所述示例中实现了如在未包括分隔部的比较示例中的大致相同的亮显示特性。这样的实验结果证实：即使在包括分隔部的情况中，根据本技术的实施方式也确保了多孔层的一定的光反射率，实现了高的对比度。
虽然已经通过上文中的实施方式说明了本技术，本技术并不局限于实施方式中所述的方面，并且可以进行各种修改或替换。例如，根据本技术的实施方式的电泳元件可不仅应用于显示装置，而且可应用于其它的电子装置。
本公开包含与2011年2月17日在日本专利局提交的日本优选权专利申请JP2011-031861中公开的主题内容，其全部内容通过参考包含于此。
本领域技术人员将理解，只要在所附权利要求书或者其等效文本的范围内，可依据设计需求和其它因素进行各种修改、组合、子组合和替换。

Claims (8)

1.一种电泳元件，包括：
电泳颗粒；
多孔层，其由包含非迁移性颗粒的纤维状结构形成并且具有多个微孔，所述非迁移性颗粒具有不同于所述电泳颗粒的光反射特性；和
分隔部，其部分地邻近于所述多孔层并且限定用于容纳所述电泳颗粒的空间，
其中所述多孔层的微孔每单元面积的面积比率在其中所述分隔部与所述多孔层邻近的邻近区域中与在其中所述分隔部不与所述多孔层邻近的非邻近区域中相比较小。
2.根据权利要求1所述的电泳元件，其中，所述多孔层的厚度在所述邻近区域中与在所述非邻近区域中相比较小。
3.根据权利要求1所述的电泳元件，其中，所述分隔部的宽度朝向所述多孔层逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的电泳元件，其中，所述纤维状结构由聚合物材料或者无机材料形成，并且具有10μm或更小的平均纤维直径。
5.根据权利要求1所述的电泳元件，其中，所述纤维状结构由静电纺丝加工形成。
6.根据权利要求1所述的电泳元件，其中，所述电泳颗粒和所述非迁移性颗粒由有机色素、无机色素、染料、碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃或聚合物材料形成。
7.根据权利要求1所述的电泳元件，其中，所述非迁移性颗粒具有比所述电泳颗粒高的光反射率。
8.一种显示装置，包括：
电泳元件，其位于一对基板之间，所述基板中的一个或两者对于光是透明的，
其中，所述电泳元件包括：
电泳颗粒，
多孔层，其由包含非迁移性颗粒的纤维状结构形成并且具有多个微孔，所述非迁移性颗粒具有不同于所述电泳颗粒的光反射特性；和
分隔部，其在与显示表面反向的侧上部分地邻近于所述多孔层并且限定用于容纳所述电泳颗粒的空间，
其中所述多孔层的微孔每单元面积的面积比率在其中所述分隔部与所述多孔层邻近的邻近区域中与在其中所述分隔部不与所述多孔层邻近的非邻近区域中相比较小。
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