CN104583854A - 电泳装置、显示部和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电泳装置，其在绝缘液体中包括迁移粒子以及多孔层，所述迁移粒子处于带电状态，所述多孔层包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。

Description

电泳装置、显示部和电子设备
技术领域
本发明涉及电泳装置、使用该电泳装置的显示部、以及包括该显示部的电子设备，该电泳装置在绝缘液体中包括迁移粒子。
背景技术
近年来，随着诸如手机或个人数字助理等移动装置的广泛使用，人们对具有低电力消耗和高图像品质的显示部(显示器)的需求是日益增加的。特别地，最近推出的电子书配送服务引发了对具有适合于阅读用途的显示品质的显示器的需求。
作为这样的显示器，已经提出了包括胆甾相(cholesteric)液晶显示器、电泳显示器、电氧化还原显示器和扭转球型(twisting ball)显示器在内的各种类型的显示器；然而，反射式显示器对于阅读用途是有利的。如同纸一样，在反射式显示器中，利用外部光的反射(散射)来执行亮状态显示；因此，能够获得与纸的显示品质更接近的显示品质。
在反射式显示器之中，利用电泳现象的电泳显示器具有低的电力消耗和高的响应速度；因此，电泳显示器被视为有潜力的候选。作为电泳显示器的显示方法，已经主要提出了下面的两种方法。
作为第一种方法，两种类型的带电粒子被分散于绝缘液体中以借助于电场而移动。这两种类型的带电粒子具有互不相同的光学反射特性，并且彼此极性相反。在这个方法中，通过依据电场来改变带电粒子的分布状态，由此显示出图像。
作为第二种方法，在带电粒子被分散于绝缘液体中的同时，还设置有多孔层(例如，参照专利文献PTL 1)。在这个方法中，带电粒子依据电场来经由该多孔层中的孔隙而移动。例如聚合物膜可被用作该多孔层。
引用文献列表
专利文献
PTL 1：日本未经审查的专利申请公开案第2012-22296号
发明内容
在电泳显示器中，已经提议了上述显示方法；然而，电泳显示器的显示品质仍然是不够的，且还期望能够进一步提高对比度和响应速度。
因此，目前期望的是，提供能够实现高对比度和高速响应的电泳装置、显示部和电子设备。
本发明实施方案的电泳装置在绝缘液体中包括：迁移粒子，其处于带电状态；以及多孔层，其包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
本发明实施方案的显示部包括上述的本发明实施方案的电泳装置。
本发明实施方案的电子设备包括上述的本发明实施方案的显示部。
在本发明实施方案的电泳装置中，所述纤维状结构和所述迁移粒子具有互不相同的电位，即，它们二者中的一者具有正电位而另一者具有负电位；因此，所述迁移粒子容易在所述多孔层中通过。
根据本发明实施方案的电泳装置、显示部和电子设备，所述纤维状结构和所述迁移粒子具有彼此相反的电位；因此，能够提高对比度和响应速度。
附图说明
图1是图示了根据本发明实施方案的电泳装置的构造的平面图。
图2是图示了图1所示的电泳装置的构造的截面图。
图3A是用来说明图1中所示的纤维状结构的构造的示意图。
图3B是图示了图3A中所示的纤维状结构的另一示例的示意图。
图4是图示了使用了图1等中的电泳装置的显示部的构造的截面图。
图5是用来说明图4所示的显示部的操作的截面图。
图6A是图示了应用例1的外观的立体图。
图6B是图示了图6A所示的电子书的另一示例的立体图。
图7是图示了应用例2的外观的立体图。
图8是图示了应用例3的外观的立体图。
图9A是图示了从应用例4的前侧观看到的外观的立体图。
图9B是图示了从应用例4的背侧观看到的外观的立体图。
图10是图示了应用例5的外观的立体图。
图11是图示了应用例6的外观的立体图。
图12A是在应用例7处于闭合的状态下的正视图、左视图、右视图和俯视图。
图12B是在应用例7处于打开的状态下的正视图和侧视图。
具体实施方式
以下将会参照附图来详细地说明本发明的一些实施方案。应当注意的是，将会按照下面的顺序进行说明。
1.实施方案(电泳装置)
2.应用例(显示部和电子设备)
3.实施例
实施方案
图1图示了根据本发明实施方案的电泳装置(电泳装置11)的平面构造，且图2图示了电泳装置11的截面构造。电泳装置11被构造成利用电泳现象来提供对比度，并且例如可以被应用到诸如显示部等各种电子设备中。电泳装置11包括处于绝缘液体1中的迁移粒子10和多孔层20，多孔层20具有孔隙23。应当注意的是，图1和图2示意性地图示了电泳装置11的构造，并且电泳装置11的尺寸和形状可以不同于实际尺寸和实际形状。
绝缘液体1例如可以由诸如链烷烃或异链烷烃等有机溶剂制成。作为绝缘液体1，可以使用一种有机溶剂或多种有机溶剂。优选的是，绝缘液体1的粘度和折射率可以尽可能低。当绝缘液体1的粘度低时，迁移粒子10的迁移率(响应速度)就被提高了。此外，迁移粒子10的移动所必需的能量(电力消耗)相应地被减小了。当绝缘液体1的折射率低时，绝缘液体1与多孔层20之间的折射率差别就被增大了，从而使多孔层20的光反射率增大。
例如，可以把着色剂、电荷调控剂、分散稳定剂、粘度调节剂、表面活性剂、或树脂等添加到绝缘液体1中。
分散于绝缘液体1中的迁移粒子10是一种或两种或更多种带电粒子，且这样的带电的迁移粒子10依据电场而经由孔隙23进行移动。迁移粒子10具有任意的光学反射特性(光反射率)，并且迁移粒子10的光反射率与多孔层20的光反射率之间的差别提供对比度。例如，可以利用迁移粒子10来执行亮状态显示且可以利用多孔层20来执行暗状态显示，或者可以利用迁移粒子10来执行暗状态显示且利用多孔层20来执行亮状态显示。
当从外部观看电泳装置11时，在利用迁移粒子10来执行亮状态显示的情况下迁移粒子10可以在视觉上被识别为例如白色或接近白色的颜色，而在利用迁移粒子10来执行暗状态显示的情况下迁移粒子10可以在视觉上被识别为例如黑色或接近黑色的颜色。这样的迁移粒子10的颜色并没有特别地限制，只要能够提供对比度即可。
迁移粒子10可以由例如下列材料的粒子(粉末)构成：有机颜料、无机颜料、染料、碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃、或聚合物材料(树脂)。对于迁移粒子10，可以使用从这些材料中选择的一种或两种或更多种材料。迁移粒子10可以由包括上述粒子在内的树脂固体的粉碎状粒子、或胶囊化粒子等构成。应当注意的是，与上述碳材料、上述金属材料、上述金属氧化物、上述玻璃或上述聚合物材料相应的材料被排除在与有机颜料、无机颜料或染料相应的材料之外。
上述有机颜料的示例可以包括偶氮类颜料、金属络合物偶氮类颜料、缩聚偶氮类颜料、黄士酮类(flavanthrone-based)颜料、苯并咪唑酮类颜料、酞菁类颜料、喹吖啶酮类颜料、蒽醌类颜料、苝类颜料、紫环酮类(perinone-based)颜料、蒽吡啶类(anthrapyridine-based)颜料、皮蒽酮类颜料、二噁嗪类颜料、硫靛类颜料、异吲哚啉酮类颜料、喹酞酮类颜料和阴丹士林类颜料。无机颜料的示例可以包括锌白、锑白、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、铅白和矾土白。染料的示例可以包括苯胺黑类染料、偶氮类染料、酞菁类染料、喹酞酮类染料、蒽醌类染料和甲川类染料。碳材料的示例可以包括碳黑。金属材料的示例可以包括金、银和铜。金属氧化物的示例可以包括氧化钛、氧化锌、氧化锆、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。聚合物材料的示例可以包括被导入有如下官能基的聚合物化合物：该官能基的光吸收区域处于可见光区域中。只要该聚合物化合物具有位于可见光区域中的光吸收区域，则该聚合物化合物的种类就没有特别地限制。
例如，可以基于迁移粒子10在提供对比度时所起到的作用来选择迁移粒子10的具体材料。例如，在利用迁移粒子10来执行亮状态显示的情况下，诸如氧化钛、氧化锌、氧化锆、钛酸钡或钛酸钾等金属氧化物可以被用于迁移粒子10。例如，在利用迁移粒子10来执行暗状态显示的情况下，诸如碳黑等碳材料或者诸如铜铬氧化物、铜锰氧化物、铜铁锰氧化物、铜铬锰氧化物、铜铁铬氧化物等金属氧化物等可以被用于迁移粒子10。特别地，碳材料可以被优选地用于迁移粒子10。由碳材料制成的迁移粒子10呈现出高的化学稳定性、高的迁移率和高的光吸收。
绝缘液体1中的迁移粒子10的含量(浓度)例如可以在0.1wt％(重量百分比)以上且10wt％以下的范围内，但是并不特别地局限于此。在这个浓度范围内，迁移粒子10的遮蔽性和迁移率得到了保证。更具体地，当迁移粒子10的含量小于0.1wt％时，迁移粒子10不太可能遮蔽(隐蔽)多孔层20，并且有可能无法提供足够的对比度。另一方面，当迁移粒子10的含量大于10wt％时，迁移粒子10的可分散性降低；因此，迁移粒子10不太可能迁移，且迁移粒子10可能凝集。
可以优选的是，迁移粒子10容易地以带电状态分散于绝缘液体1中很长时间，并且不太可能被多孔层20吸附。因此，例如，可以向绝缘液体1中添加分散剂。此外，可以既使用分散剂又使用电荷调控剂。
这个分散剂或者这个电荷调控剂可以具有例如正电荷和负电荷中的一者或两者，并且这个分散剂或者这个电荷调控剂被用来增加绝缘液体1中的电荷量，且被用来通过静电排斥而使迁移粒子10分散。这样的分散剂的示例可以包括由Lubrizol公司制造的Solspcrsc系列、由BYK-Chemic公司制造的BYK系列或Anti-Terra系列、以及由ICI Americas股份有限公司制造的Span系列。
为了提高迁移粒子10的可分散性，可以对迁移粒子10施加表面处理。表面处理的示例可以包括松香处理、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。特别地，通过进行接枝聚合处理、或微胶囊化处理或这两种处理的结合，能够使迁移粒子10的分散稳定性维持很长时间。
对于上述这样的表面处理，例如，可以使用具有能够吸附在迁移粒子10的表面上的官能基和可聚合性官能基的材料(吸附性材料)。能够吸附的官能基是依据迁移粒子10的形成材料而被决定的。例如，在迁移粒子10是由诸如碳黑等碳材料制成的情况下，诸如4-乙烯基苯胺等苯胺衍生物是能够被吸附的，而在迁移粒子10是由金属氧化物制成的情况下，诸如3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯等有机硅烷衍生物是能够被吸附的。可聚合性官能基的示例可以包括乙烯基、丙烯酸基和甲基丙烯酸基。
可聚合性官能基可以被导入至且被接枝到迁移粒子10的表面，以进行表面处理(移植性材料)。该移植性材料可以包括例如可聚合性官能基和分散用官能基。该分散用官能基使得迁移粒子10能够分散在绝缘液体1中，并且使得利用它的空间位阻(steric hindrance)能够维持可分散性。例如，在绝缘液体1是链烷烃的情况下，支链烷基等可以被用作分散用官能基。可聚合性官能基的示例可以包括乙烯基、丙烯酸基和甲基丙烯酸基。例如，诸如偶氮二异丁腈(AIBN)等聚合引发剂可以被用于移植性材料的聚合和接枝。
使上述迁移粒子10分散于绝缘液体1中的方法已经被详细地记载于一些书中，例如由Science&technology Co.,Ltd(科技有限公司)出版的“Dispersion Technique of Ultrafine Particles and Evaluation Thereof:Surface Treatment,Pulverizing,and Dispersion Stabilization in Gas,Liquid,and Polymer(超微粒子的分散技术及其评估：表面处理、粉碎以及气体/液体/聚合物中的分散稳定性)”。
多孔层20能够遮蔽迁移粒子10，并且包括纤维状结构21和由纤维状结构21保持的非迁移粒子22。多孔层20是由纤维状结构21形成的三维空间结构(诸如非纺织布等不规则网状结构)，且具有多个空隙(孔隙23)。当多孔层20的三维空间结构是由纤维状结构21构成时，光(外部光)发生漫反射(多重散射)从而造成多孔层20的光反射率增大。因此，即使在多孔层20的厚度小的情况下，也能获得高的反射率，并且在电泳装置11的对比度得以提高的同时，迁移粒子10的移动所必需的能量能够被减小。此外，孔隙23的平均孔径被增大，且大量的孔隙23被设置到多孔层20上。因此，在迁移粒子10容易经由孔隙23而移动从而提高了响应速度的同时，迁移粒子10的移动所必需的能量被减小了。这样的多孔层20的厚度可以为例如5μm以上且100μm以下。
纤维状结构21是这样的纤维材料：其长度相对于纤维直径(直径)而言是足够长的。例如，多个纤维状结构21可以按随机重叠的方式聚集起来从而形成多孔层20。一个纤维状结构21可以被随机地缠结从而形成多孔层20。可供替代地，由一个纤维状结构21构成的多孔层20和由多个纤维状结构21构成的多孔层20可以混合在一起。在这个实施方案中，纤维状结构21的电位与迁移粒子10的电位相反。换言之，当迁移粒子10是带正电(正电位)时，纤维状结构21是带负电(负电位)，而当迁移粒子10是带负电时，纤维状结构21是带正电。因此，如稍后将会详细说明的那样，能够提高电泳装置11的对比度和响应速度。应当注意的是，在离迁移粒子10及纤维状结构21足够远的电中性位置处，电位为0。
纤维状结构21可以由例如聚合物材料或无机材料等制成。聚合物材料的示例可以包括尼龙、聚乳酸、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯咔唑、聚氯乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚砜、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯、醋酸纤维素、胶原蛋白、明胶、壳聚糖、以及上述材料的共聚物。无机材料的示例可以包括氧化钛。聚合物材料可以被优选地用于纤维状结构21。这是因为聚合物材料具有例如对光等的低反应性且是化学稳定的。换言之，能够通过使用所述聚合物材料来防止纤维状结构21的意外分解反应。在纤维状结构21是由高反应性材料制成的情况下，纤维状结构21的表面可以优选地覆盖有任意的保护层。
例如，具有与迁移粒子10的电荷相反的电荷的官能基可以被导入至由聚合物材料制成的纤维状结构21中。因此，能够调节纤维状结构21的电位。具有正电位的纤维状结构21可以包括例如氨基、或酰胺基等，而具有负电位的纤维状结构21可以包括例如磺酸基、磷酸基、碳酸基、氰基、或羟基等。具有大的负电荷的磺酸基容易使纤维状结构21具有负电位。这样的官能基可以以盐的形式而被使用。这时，例如，可以防止盐的向绝缘液体1中的洗脱(elution)会造成对显示的影响。在能够使纤维状结构21和迁移粒子10稳定地存在于绝缘液体1中的前提下，可以导入任意量的官能基，并且所期望的是，官能基的导入量可以尽可能地大以便增加纤维状结构21的电荷量。官能基可以被导入到聚合物链的任何位置中，并且例如可以存在于聚合物链的末端或中间部分处。出于稳定性的考虑，纤维状结构21所用的聚合物材料的分子量可以优选地是70000以上。
图3A示意性地图示了利用具有相对较小的分子量的聚合物链P1来形成多孔层20的情况，且图3B示意性地图示了利用具有相对较大的分子量的聚合物链P2来形成多孔层20的情况。为了构成相同状态的多孔层20，大于聚合物链P2的数量的大量聚合物链P1是必需的。因此，在被导入到一个聚合物链P1中的官能基F的数量和被导入到一个聚合物链P2中的官能基F的数量彼此相等的情况下，当使用具有较小分子量的聚合物链P1时，在多孔层20中存在有更大量的官能基F。换言之，当使用聚合物链P1时，绝缘液体中的官能基F的质量浓度增大了；因此，使得电荷量能够增加。
例如，纤维状结构21可以线性地延伸。纤维状结构21可以具有任意形状，例如，可以是卷曲的，或者在某一点处是弯曲的。可供替代地，纤维状结构21可以在某一点处是分叉的。
纤维状结构21的平均纤维直径可以为50nm以上且2000nm以下，但是也可以在上述范围之外。当平均纤维直径被减小时，光容易发生漫反射，且孔隙23的直径增大了。纤维状结构21的纤维直径被确定成使得纤维状结构21能够保持非迁移粒子22。可以通过例如利用扫描电子显微镜等进行的显微观察来测量平均纤维直径。纤维状结构21的平均长度是被任意设定的。纤维状结构21可以由例如相分离法、相转化法、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、或喷涂法等来形成。当使用这样的方法时，能够容易地且稳定地形成相对于纤维直径具有足够长度的纤维状结构21。
纤维状结构21可以优选地由纳米纤维构成。在这种情况下，纳米纤维的纤维直径为1nm以上且1000nm以下，纳米纤维的长度是纤维直径的大小的100倍以上。当使用这样的纳米纤维作为纤维状结构21时，光容易发生漫反射，并且能够进一步提高多孔层20的光反射率。换言之，能够提高电泳装置11的对比度。此外，在由纳米纤维制成的纤维状结构21中，单位体积中的孔隙23的比例增大了，且相应地，迁移粒子10容易经由孔隙23而移动。因此，用于使迁移粒子10移动所必需的能量减小了。由纳米纤维制成的纤维状结构21可以优选地通过静电纺丝法来形成。通过使用静电纺丝法，能够容易地且稳定地形成具有小纤维直径的纤维状结构21。
优选地，可以使用光反射率不同于迁移粒子10的光反射率的纤维状结构21。通过这样做，容易形成利用多孔层20与迁移粒子10之间的光反射率差别而提供的对比度。在纤维状结构21不会实质上影响多孔层20的光反射率的情况下，即，在多孔层20的光反射率由非迁移粒子22决定的情况下，在绝缘液体1中可以使用呈现出透光性(无色且透明)的纤维状结构21。
孔隙23是由彼此重叠的多个纤维状结构21或一个缠结的纤维状结构21形成的。孔隙23可以优选地具有尽可能最大的平均孔径，以使得迁移粒子10能够容易地经由孔隙23而移动。孔隙23的平均孔径可以为例如0.1μm以上且10μm以下。
非迁移粒子22被固定在纤维状结构21中，并且是不会发生电迁移的一种或两种或更多种粒子。非迁移粒子22可以被埋设在用于保持非迁移粒子22的纤维状结构21内，或者可以部分地从纤维状结构21露出。
优选地，可以使用光反射率不同于迁移粒子10的光反射率的非迁移粒子22。非迁移粒子22可以由与上述迁移粒子10的材料相似的材料构成。更具体地，在利用非迁移粒子22(多孔层20)来执行亮状态显示的情况下，能够使用在利用迁移粒子10来执行亮状态显示的情况下所被使用的上述迁移粒子10的材料，而在利用非迁移粒子22来执行暗状态显示的情况下，能够使用在利用迁移粒子10来执行暗状态显示的情况下所被使用的上述迁移粒子10的材料。当利用多孔层20来执行亮状态显示时，非迁移粒子22可以优选地由金属氧化物制成。通过这样做，能够获得高的化学稳定性、高的固定性和高的光反射率。非迁移粒子22和迁移粒子10的组成材料可以彼此相同或者互不相同。当利用非迁移粒子22来执行亮状态显示或暗状态显示时在视觉上识别出的颜色类似于上述迁移粒子10的说明中的颜色。
非迁移粒子22可以优选地具有与纤维状结构21的电荷相同的电荷。通过这样做，能够增强纤维状结构21的正电位或负电位，并且能够进一步提高对比度和响应速度。
这样的多孔层20可以通过例如下面的方法来形成。首先，例如，通过把纤维状结构21的诸如聚合物材料等组成材料溶解在有机溶剂等中而配制纺丝溶液。接着，把非迁移粒子22添加到该纺丝溶液中，然后充分搅拌纺丝溶液以使非迁移粒子22分散。最后，通过例如静电纺丝法利用该纺丝溶液进行纺丝以将非迁移粒子22固定到纤维状结构21上，由此形成了多孔层20。多孔层20可以通过使用激光在聚合物膜上执行钻孔以形成孔隙23而被形成，并且对于多孔层20，可以使用由合成纤维等编织的织物、或者可以使用开孔泡沫多孔聚合物等。
如上所述，电泳装置11被构造成利用迁移粒子10与多孔层20之间的光反射率差别来提供对比度。更具体地，迁移粒子10和多孔层20之中的用于执行亮状态显示的一者的光反射率高于用于执行暗状态显示的另一者的光反射率。优选地，非迁移粒子22的光反射率可以高于迁移粒子10的光反射率，从而使得能够利用多孔层20和迁移粒子10来分别执行亮状态显示和暗状态显示。通过执行这样的显示，在执行亮状态显示时的光反射率借助于由多孔层20(三维空间结构)对光的漫反射而变得极其高。因此，相应地，对比度显著提高了。
在电泳装置11中，在施加有电场的范围内迁移粒子10经由多孔层20的孔隙23而移动。根据迁移粒子10发生移动的区域和迁移粒子10不发生移动的区域来执行亮状态显示和暗状态显示中的一者，从而显示出图像。在这种情况下，用于构成多孔层20的纤维状结构21的所带电荷与迁移粒子10的所带电荷相反；因此，能够提高对比度和响应速度。下面，作为示例，将会说明利用多孔层20和迁移粒子10来分别执行亮状态显示和暗状态显示的情况。
为了增大多孔层的光反射率(即，白反射率)，现在考虑使非迁移粒子或纤维状结构的数量增加的方法。通过增大白反射率能够提高对比度。然而，当在纤维状结构的数量固定的同时使非迁移粒子的数量增加时，迁移粒子无法穿过多孔层的孔隙并且被卡住，从而造成可分散性的降低。在这种状态下，无法进行有效的分散，并且无法增大白反射率。另一方面，当纤维状结构的数量被增加以使纤维状结构厚厚地层叠起来时，无法增加非迁移粒子的数量；然而，迁移粒子的移动距离增大，且响应速度下降。因此，在这个方法中，白反射率(对比度)和响应速度两者之间具有权衡关系；因此，无法提高显示品质。
不过，在电泳装置11中，纤维状结构21的所带电荷与迁移粒子10的所带电荷相反；因此，不用增加非迁移粒子22和纤维状结构21的数量就能够提高白反射率和响应速度。可以认为这是由于下面的原因引起的。因为迁移粒子10和纤维状结构21所带电荷彼此相反，所以迁移粒子10和纤维状结构21被绝缘液体1中的例如分散剂等具有正电荷和负电荷两者的材料围绕着。因此，抑制了迁移粒子10和纤维状结构21的接近和接触，并且迁移粒子10容易穿过孔隙23。因此，不用增加纤维状结构21和非迁移粒子22的数量就能够增大白反射率和响应速度。
如上所述，在根据这个实施方案的电泳装置11中，纤维状结构21的所带电荷与迁移粒子10的所带电荷相反；因此，能够提高对比度和响应速度。
应用例
显示部
接下来，下面将会说明上述电泳装置11的应用例。电泳装置11可以被应用到例如显示部中。
图4图示了使用电泳装置11的显示部(显示部3)的截面构造的示例。这个显示部3是利用电泳现象来显示图像(例如，文本信息)的电泳显示器(所谓的电子纸显示器)，并且包括处于驱动基板30与对向基板40之间的电泳装置11。驱动基板30与对向基板40之间的距离通过隔离部60而被调节成预定距离。
驱动基板30可以包括例如薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)32、保护层33、平坦化绝缘层34和像素电极35，它们按照此顺序而处于板状构件31的一个表面上。TFT 32和像素电极35可以依据像素排列而按照例如矩阵形式或者分段形式被布置着。
板状构件31可以由例如无机材料、金属材料、或塑性材料等制成。无机材料的示例可以包括硅(Si)、氧化硅(SiOX)、氮化硅(SiNX)和氧化铝(AlOX)。作为所述氧化硅，包括玻璃、旋涂式玻璃(SOG：spin-onglass)等。所述金属材料的示例可以包括铝(Al)、镍(Ni)和不锈钢，并且所述塑性材料的示例可以包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和聚醚醚酮(PEEK)。
在显示部3中，因为是在对向基板40侧显示出图像，所以板状构件31可以是不透光的。板状构件31可以由诸如晶片等具有刚性的基板构成,或者可以由具有柔性的薄层玻璃、或膜等构成。柔性(可折叠的)显示部3是可以通过使用用于板状构件31的柔性材料来实现的。
TFT 32是用来选择像素的开关元件。TFT 32可以是使用无机半导体层作为沟道层的无机TFT，或者可以是使用有机半导体层的有机TFT。保护层33和平坦化绝缘层34例如可以由诸如聚酰亚胺等绝缘树脂材料制成。只要保护层33的表面是足够平坦的，可以省略平坦化绝缘层34。像素电极35例如可以由诸如金(Au)、银(Ag)或铜(Cu)等金属材料形成。像素电极35通过设置于保护层33和平坦化绝缘层34中的接触孔(未图示)而被连接至TFT 32。
对向基板40可以包括例如板状构件41和对向电极42，并且对向电极42被设置于板状构件41的整个表面(面向驱动基板30的表面)上。与像素电极32一样，对向电极42可以按照矩阵形式或分段形式被布置着。
板状构件41是由与板状构件31的材料相似的材料制成的，除了板状构件41是透光的以外。对于对向电极42，例如可以使用诸如氧化铟-氧化锡(ITO)、氧化锑-氧化锡(ATO)、掺氟氧化锡(FTO)或掺铝氧化锌(AZO)等透光性导电材料(透明电极材料)。
在从对向基板40侧显示出图像的情况下，透过对向电极42来观看电泳装置11；因此，优选地，对向电极42的透光性(透过率)可以尽可能高，且可以是例如80％以上。此外，优选地，对向电极42的电阻可以尽可能低，且可以是例如100Ω/□以下。
电泳装置11具有与上述实施方案的电泳装置11的构造类似的构造。更具体地，电泳装置11包括处于绝缘液体1中的迁移粒子10和多孔层20，多孔层20具有多个孔隙23。驱动基板30与对向基板40之间的空间充满有绝缘液体1，并且多孔层20可以被例如隔离部60支撑着。例如，充满有绝缘液体1的空间可以被作为分界线的多孔层20划分成逃脱区域R1和显示区域R2，逃脱区域R1位于更靠近像素电极35的一侧，显示区域R2位于更靠近对向电极42的一侧。绝缘液体1、迁移粒子10和多孔层20的构造类似于上述实施方案中所说明的构造。应当注意的是，在图4和稍后将会说明的图5中，为了图的简化，仅仅图示了孔隙23的一部分。
多孔层20可以与像素电极35和对向电极42中的一者相邻，并且逃脱区域R1和显示区域R2可以没有被明确地划分。迁移粒子10根据电场而朝着像素电极35或对向电极42移动。
隔离部60的厚度可以为例如10μm以上且100μm以下，并且可以优选地尽可能薄。因此，能够减少电力消耗。隔离部60例如可以由诸如聚合物材料等绝缘材料制成，并且可以按照例如栅格图案而被布置于驱动基板30与对向基板40之间。隔离部60的布置形状没有特别地限制；然而，隔离部60可以优选地被布置成不妨碍迁移粒子10的移动且使迁移粒子10均匀地分布。
在显示部3的初始状态下，迁移粒子10位于逃脱区域R1中(参照图4)。在这种情况下，在全部像素中迁移粒子10都被多孔层20遮蔽；因此，当从对向基板40侧观看电泳装置11时，显示部3处于没有提供对比度(没有显示图像)的状态下。
另一方面，当利用TFT 32来选择像素，且在像素电极35与对向电极42之间施加了电场时，如图5所示，在各个像素中，迁移粒子11从逃脱区域R1经由多孔层20(孔隙23)向显示区域R2移动。在这种情况下，其中迁移粒子10被多孔层20遮蔽的像素和其中迁移粒子10没有被多孔层20遮蔽的像素共存；因此，当从对向基板40侧观看电泳装置11时，显示部3处于提供了对比度的状态下。因此，图像被显示出来。
根据这个显示部3，利用上述实施方案的电泳装置11而实现了高对比度和高速响应。因此，可以显示出例如适合于彩色化和动画显示的高品质图像。
应用例
电子设备
接下来，以下将会说明上述显示部3的应用例。
本发明的显示部3适用于各种各样用途的电子设备，并且这些电子设备的种类没有特别地限制。这个显示部3可以被安装于例如下面的电子设备中。然而，下面将要说明的电子设备的构造仅仅是示例，并且可以适宜地予以修改。
应用例1
图6A和图6B图示了电子书的外观。该电子书可以包括例如显示部110、非显示部120和操作部130。应当注意的是，如图6A所示，操作部130可以被设置于非显示部120的前表面上，或者如图6B所示，操作部130可以被设置于非显示部120的上表面上。显示部110是由显示部3构成的。应当注意的是，显示部3可以被安装于具有与图6A和图6B所示的电子书的构造类似的构造的个人数字助理(PDA：Personal DigitalAssistants)中。
应用例2
图7图示了电视机的外观。该电视机可以包括例如图像显示屏部200，图像显示屏部200包括前面板210和滤光玻璃220。图像显示屏部200是由显示部3构成的。
应用例3
图8图示了平板电脑的外观。该平板电脑可以包括例如触控面板部310和壳体320，并且触控面板部310是由上述显示部3构成的。
应用例4
图9A和图9B图示了数码相机的外观，其中图9A图示了正面，且图9B图示了背面。该数码相机可以包括例如用于闪光的发光部410、显示部420、菜单切换部430和快门按钮440。显示部420是由显示部3构成的。
应用例5
图10图示了笔记本式个人计算机的外观。该笔记本式个人计算机可以包括例如主体510、用于输入字符等的操作的键盘520和用于显示图像的显示部530。显示部530是由显示部3构成的。
应用例6
图11图示了摄影机的外观。该摄影机可以包括例如主体部610、透镜620、拍摄开始/停止开关630和显示部640，透镜620被设置于主体部610的正面上且用来拍摄被摄对象的图像。显示部640是由显示部3构成的。
应用例7
图12A和图12B图示了移动电话的外观。图12A图示了在该移动电话处于闭合的状态下的正面、左侧面、右侧面、顶面和底面，且图12B是在该移动电话处于打开的状态下的正面和侧面。该移动电话可以是通过利用连接部(铰链部)730把例如上侧壳体710和下侧壳体720彼此连接而构成的，且该移动电话可以包括显示部740、副显示部750、图片灯760和照相机770。
实施例
接下来，以下将会详细地说明本发明的实施例。
实验例1
利用下面的过程通过使用黑色迁移粒子和白色多孔层(含有粒子的纤维状结构)来制造显示部。
首先，在43g的水中溶解42.624g的氢氧化钠和0.369g的硅酸钠之后，在搅拌该溶液的同时向该溶液中添加5g的复合氧化物微粒(铜铁锰的氧化物，由Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.(大日精化工业株式会社)制造的Daipyroxide颜色TM3550)。在搅拌该溶液15分钟之后，进行超声波搅拌(在30℃～35℃下进行15分钟)。然后，在90℃下加热该复合氧化物微粒的这个分散液之后，用2个小时把15cm3(mL)的0.22mol/cm3的硫酸和7.5cm3的其中溶解了6.5mg的硅酸钠和1.3mg的氢氧化钠的溶液滴入该分散液中。此后，将这个分散液冷却至室温，把1.8cm3的1mol/cm3的硫酸添加到该分散液中，并且进行离心分离(以3700rpm进行30分钟)和倾析。随后，将这个倾析后的沉淀物再次分散于乙醇中，并且进行离心分离(以3500rpm进行30分钟)和倾析。将通过重复该清洗操作两次而获得的沉淀物放入瓶子中，并且把5cm3的乙醇和0.5cm3的水的混合液添加到这个瓶子中，且进行超声波搅拌(进行1小时)。由此，获得了被硅烷覆盖的复合氧化物粒子的分散溶液。
其次，把全部量的被硅烷覆盖的复合氧化物粒子的上述分散溶液添加到通过如下方式而制备的溶液中：混合3cm3的水、30cm3的乙醇和4g的N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-N'-(4-乙烯基苯偶酰)乙二胺盐酸化物盐(40％的甲醇溶液)且搅拌它们7分钟。然后，在搅拌该混合液10分钟之后，进行离心分离(以3500rpm进行30分钟)和倾析。此后，将这个倾析后的沉淀物再次分散于乙醇中，并且进行离心分离(以3500rpm进行30分钟)和倾析。将通过重复该清洗操作两次而获得的沉淀物在减压环境中、在室温下干燥6小时，并且在减压环境中、在70℃下进一步干燥2小时，由此获得了固体材料。
然后，在将50cm3的甲苯添加到所述固体材料中且利用滚磨机(rollmill)将它们搅拌12小时之后，把所得到的这个产物移入三颈烧瓶中，并且向其内添加1.7g的丙烯酸-2-乙基己酯，且将所得到的产物在氮气流下搅拌20分钟。随后，在50℃下搅拌该混合液20分钟之后，把3cm3的含有0.01g AIBN的甲苯溶液添加到该混合液中，并且在65℃下加热该混合液。随后，在搅拌该混合液1小时之后，将该混合液冷却至室温，并且与乙酸乙酯一起放入瓶子中。在对该瓶子进行离心分离(以3500rpm进行30分钟)、且进行倾析之后，将倾析之后的沉淀物再次分散于乙酸乙酯中，并且进行离心分离(以3500rpm进行30分钟)和倾析。在利用乙酸乙酯的该清洗操作被重复三次之后，把所获得的沉淀物在减压环境中、在室温下干燥12小时，且在减压环境中、在70℃下进一步干燥2小时。通过上述处理，获得了由被覆盖有聚合物的颜料制成的黑色迁移粒子。
在制备了迁移粒子之后，制备含有作为分散剂和电荷调控剂的0.5％的甲氧基磺酰氧基甲烷(由Lubrizol公司制造的Solsperse 17000)和1.5％的山梨醇月桂酸酯(Span 20)的绝缘液体。作为绝缘液体，使用了异链烷烃(由Exxon Mobil Corporation(埃克森美孚公司)制造的IsoparG)。在向9.9g的该溶液中添加了0.1g的上述迁移粒子且将该溶液在珠磨机(bead mill)中搅拌5分钟之后，把氧化锆珠(直径为0.03mm)加入进来，且利用均质器(homogenizer)搅拌该溶液4小时。此后，拿掉氧化锆珠，并且当测量迁移粒子的平均粒子直径时，平均粒子直径是100nm。关于平均粒子直径的测量，使用了电动电位(zeta-potential)及粒度分析仪ELSZ-2(由Otsuka Electronics Co.,Ltd.(大冢电子株式会社)制造)。
另一方面，按如下方式来形成多孔层。首先，制备聚丙烯腈A以作为纤维状结构的组成材料。聚丙烯腈A是以能够让作为用于提供负电荷的官能基的磺酸基导入至该聚丙烯腈A的聚合物链的全部末端中的方式而被制备的。在将17g的这个聚丙烯腈A溶解在83g的N,N'-二甲基甲酰胺中之后，向70g的该溶液中添加作为非迁移粒子的30g的氧化钛(由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.(堺化学工业株式会社)制造的TITONER-45M)，并且利用珠磨机进行混合。因此，获得了用来形成纤维状结构的纺丝溶液。然后，把该纺丝溶液放入注射器中，在驱动基板上进行40μm厚度的纺丝。把预定图案的由ITO制成的像素电极设置到驱动基板上。利用静电纺丝装置(由MECC Co.,Ltd.(MECC株式会社)制造的NANON)在28kV的电场强度、0.5cm3/分钟的排出速度、15cm的纺丝距离和20mm/秒的扫描速度的条件下进行纺丝。在进行纺丝之后，将驱动基板在真空烘箱中在75℃下干燥，从而在驱动基板上形成多孔层(保持着非迁移粒子的纤维状结构)。多孔层的孔隙率是根据纤维状结构的厚度和重量而被计算出来的。纤维状结构的表面电位是利用用于表面分析的电动电位测量仪器(由安东帕制造的SurPASS)而被测量的。表面电位的值是利用在pH 7时的值作为基准而被确定的。
在驱动基板上形成多孔层之后，从驱动基板上去除该多孔层中的不必要部分。更具体地，去除该多孔层中的未设置有像素电极的部分。形成于板状构件上的由ITO制成的对向电极被形成为对向基板，并且隔离部被设置于该对向基板上。关于隔离部，使用了利用含有小珠(具有30μm的外直径)的光固化性树脂(由Sekisui Chemical Co.,Ltd.(积水化学工业株式会社)制造的感光性树脂Photolec A-400(注册商标))而绘制的隔离部，并且该隔离部被设置于当隔离部与驱动基板重叠时不会与多孔层重叠的位置中。在隔离部被设置给对向基板之后，对向基板在形成有多孔层的地方与驱动基板重叠。这时，该多孔层通过隔离部而与像素电极和对向电极隔开，以保持着该多孔层。然后，里面分散有上述迁移粒子的绝缘液体被注入到驱动基板与对向基板之间。最后，用紫外光向所述光固化性树脂照射，以完成显示部。
实验例2
显示部是通过与实验例1的过程相似的过程而被制造的，除了使用13g的聚丙烯腈B和87g的N,N'-二甲基甲酰胺代替17g的聚丙烯腈A和83g的N,N'-二甲基甲酰胺以外，聚丙烯腈B具有与聚丙烯腈A的分子量不同的分子量。聚丙烯腈B是以能够让磺酸基导入至该聚丙烯腈B的聚合物链的全部末端中的方式而被制备的。
实验例3
显示部是通过与实验例1的过程相似的过程而被制造的，除了使用12.5g的聚丙烯腈C和87.5g的N,N'-二甲基甲酰胺代替17g的聚丙烯腈A和83g的N,N'-二甲基甲酰胺以外，聚丙烯腈C具有与聚丙烯腈A的分子量和聚丙烯腈B的分子量都不同的分子量。聚丙烯腈C是以能够让磺酸基导入至该聚丙烯腈C的聚合物链的全部末端中的方式而被制备的。
实验例4
显示部是通过与实验例1的过程相似的过程而被制造的，除了使用7.5g的聚丙烯腈D和92.5g的N,N'-二甲基甲酰胺代替17g的聚丙烯腈A和83g的N,N'-二甲基甲酰胺以外，聚丙烯腈D具有与聚丙烯腈A的分子量、聚丙烯腈B的分子量和聚丙烯腈C的分子量都不同的分子量。聚丙烯腈D是以能够让磺酸基导入至该聚丙烯腈D的聚合物链的全部末端中的方式而被制备的。
实验例5
显示部是通过与实验例1的过程相似的过程而被制造的，除了使用7.5g的聚丙烯腈E和92.5g的N,N'-二甲基甲酰胺代替17g的聚丙烯腈A和83g的N,N'-二甲基甲酰胺以外，聚丙烯腈E具有与聚丙烯腈D的分子量相同的分子量。聚丙烯腈E是以没有导入磺酸基的方式而被制备的。
作为实验例1至实验例5的这些显示部的性能，对比度(CR)和响应时间被确定出来。表1中示出了结果。应当注意的是，聚丙烯腈A、B、C、D和E的分子量具有聚丙烯腈A<聚丙烯腈B<聚丙烯腈C<聚丙烯腈D＝聚丙烯腈E的关系，且聚丙烯腈A的分子量是最小的。如上所述，聚合物链的分子量越小，官能基(磺酸基)的质量浓度就增加得越多；因此，聚丙烯腈A、B、C和D中的磺酸基的质量浓度具有聚丙烯腈A>聚丙烯腈B>聚丙烯腈C>聚丙烯腈D的关系。例如，分子量、磺酸基的量等可以利用诸如IR(Infrared absorption spectrometry，红外吸收光谱)测量等化学分析技术来予以确定。
根据白反射率(％)和黑反射率(％)按照对比度＝白反射率(％)/黑反射率(％)来计算对比度。白反射率和黑反射率是通过如下方式而被测量的：向显示部施加AC(交流)电压(0.1Hz和15V)1个小时、然后利用分光光度计(由X-Rite Inc.(爱色丽株式会社)制造的Eye-One Pro)在45°至0°环形照明下测量出在相对于标准扩散板的基板法线方向上的反射率。
在当执行亮状态显示时的亮度为1且当执行暗状态显示时的亮度为0的条件下，根据改变亮度所需的时间来计算出响应时间。更具体地，响应时间指的是如下两个时间的平均值：一个是，在向显示部施加矩形波电场(15V)的同时使亮度从0.1改变到0.9所需的时间；另一个是，在停止了电场的施加后使亮度从0.9改变到0.1所需的时间。对于响应时间的测量，使用了函数发生器(由Toyo Corporation(东洋株式会社)制造)。
表1
从表1中可以看出，与不存在磺酸基的实验例5相比较而言，具有磺酸基的实验例1至实验例4的表面电位是更低的。换言之，表面电位的绝对值大于25mV(实验例5)。在这样的实验例1至实验例4中，与实验例5相比较而言，对比度和响应速度都提高了。特别地，在实验例1至实验例3中，虽然孔隙率低于实验例5中的孔隙率，但是通过包括有磺酸基而使响应速度增大了。此外，在实验例1至实验例3之中的具有较高的磺酸基质量浓度的实验例1中，获得了高的对比度。从该结果中可以证实的是，表面电位和迁移粒子在多孔层中通过的容易程度是彼此相关的，且表面电位越低，则迁移粒子越容易通过多孔层。
虽然已经参照实施方案和实施例说明了本发明，但是本发明不局限于此，且本发明可以进行各种修改。例如，本发明的电泳装置不仅可以被应用到显示部中，还可以应用到其他电子设备中。
应当注意的是，本发明能够采用下列构造。
(1)一种电泳装置，其在绝缘液体中包括：
迁移粒子，所述迁移粒子处于带电状态；以及
多孔层，其包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
(2)如(1)所述的电泳装置，其中所述纤维状结构带负电，且所述迁移粒子带正电。
(3)如(2)所述的电泳装置，其中所述纤维状结构由聚丙烯腈构成，并且所述纤维状结构的表面电位的绝对值大于25mV。
(4)如(2)或(3)所述的电泳装置，其中所述纤维状结构具有带负电的官能基。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的电泳装置，其中所述纤维状结构具有磺酸基。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的电泳装置，其中在所述绝缘液体包括具有正极性和负极性的分散剂。
(7)如(1)至(6)中任一项所述的电泳装置，其中所述纤维状结构的纤维直径为50nm以上且2000nm以下。
(8)如(1)至(7)中任一项所述的电泳装置，其中所述纤维状结构的平均孔径为0.1μm以上且10μm以下。
(9)如(1)至(8)中任一项所述的电泳装置，其中所述纤维状结构是通过静电纺丝法而形成的。
(10)如(1)至(9)中任一项所述的电泳装置，其中所述非迁移粒子和所述迁移粒子具有互不相同的反射特性。
(11)如(10)所述的电泳装置，其中
所述非迁移粒子的反射率高于所述迁移粒子的反射率，并且
所述迁移粒子执行暗状态显示，且所述多孔层执行亮状态显示。
(12)如(1)至(11)中任一项所述的电泳装置，其中所述非迁移粒子由下列材料中的至少一者构成：有机颜料、无机颜料、染料、碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃、聚合物材料。
(13)一种设置有电泳装置的显示部，所述电泳装置在绝缘液体中包括：
迁移粒子，所述迁移粒子处于带电状态；以及
多孔层，所述多孔层包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
(14)一种设置有显示部的电子设备，所述有显示部包括电泳装置，所述电泳装置在绝缘液体中包括：
迁移粒子，所述迁移粒子处于带电状态；以及
多孔层，所述多孔层包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
本发明包含与在2012年9月5日向日本专利局提交的日本优先权专利申请第2012-195236号中披露的主题相关的主题，因此将该优先权专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。

Claims (14)

1.一种电泳装置，其在绝缘液体中包括：
迁移粒子，所述迁移粒子处于带电状态；以及
多孔层，所述多孔层包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
2.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述纤维状结构带负电，且所述迁移粒子带正电。
3.如权利要求2所述的电泳装置，其中，
所述纤维状结构由聚丙烯腈构成，并且
所述纤维状结构的表面电位的绝对值大于25mV。
4.如权利要求2所述的电泳装置，其中，所述纤维状结构具有带负电荷的官能基。
5.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述纤维状结构具有磺酸基。
6.如权利要求1所述的电泳装置，其中，在所述绝缘液体中包括具有正极性和负极性的分散剂。
7.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述纤维状结构的纤维直径为50nm以上且2000nm以下。
8.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述纤维状结构的平均孔径为0.1μm以上且10μm以下。
9.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述纤维状结构是通过静电纺丝法而形成的。
10.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述非迁移粒子和所述迁移粒子具有互不相同的反射特性。
11.如权利要求10所述的电泳装置，其中，
所述非迁移粒子的反射率高于所述迁移粒子的反射率，并且
所述迁移粒子执行暗状态显示，且所述多孔层执行亮状态显示。
12.如权利要求1所述的电泳装置，其中，所述非迁移粒子由下列材料中的至少一者构成：有机颜料、无机颜料、染料、碳材料、金属材料、金属氧化物、玻璃、聚合物材料。
13.一种显示部，其设置有电泳装置，所述电泳装置在绝缘液体中包括：
迁移粒子，所述迁移粒子处于带电状态；以及
多孔层，所述多孔层包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
14.一种电子设备，其设置有显示部，所述显示部包括电泳装置，所述电泳装置在绝缘液体中包括：
迁移粒子，所述迁移粒子处于带电状态；以及
多孔层，所述多孔层包括纤维状结构和非迁移粒子，所述纤维状结构的电位与所述迁移粒子的电位相反，并且所述非迁移粒子由所述纤维状结构保持着。
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