JP2010020220A - Electrophoresis particle, method for producing it, image display medium, and image display - Google Patents

Electrophoresis particle, method for producing it, image display medium, and image display Download PDF

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide electrophoresis particles excellent in memory properties, a method for efficiently generating the electrophoresis particles, an image display medium containing the electrophoresis particles, and an image display having the image display medium. <P>SOLUTION: The method for generating the electrophoresis particles includes a polymerizing group addition process for adding a polymerizing group to the surface of carbon black by using a silane coupling agent having the polymerizing group, a cationic group addition process for adding a cationic group to the surface of the carbon black by using a silane coupling agent having a cationic group, and a graft polymerization process for performing graft polymerization on the surface of the carbon black by using the polymerizing group. Preferably, the polymerizing group addition process and the cationic group addition process are carried out by using a silane coupling agent having both the polymerizing group and the cationic group. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、メモリー性に優れる電気泳動粒子及び電気泳動粒子の製造方法、並びに画像表示媒体及び画像表示装置に関する。   The present invention relates to an electrophoretic particle having excellent memory properties, a method for producing the electrophoretic particle, an image display medium, and an image display device.

従来より、文字、静止画、動画等の画像を表示する画像表示装置としては、カソードレイチューブ(CRT)、液晶ディスプレイ等が用いられている。これらの画像表示装置は、画像を瞬時に表示することができ、また、書き換えることができるが、持ち歩くことが困難であること、眼が疲労しやすいこと、電源をオフにすると画像を表示できないこと等の問題がある。   Conventionally, cathode ray tubes (CRT), liquid crystal displays, and the like have been used as image display devices that display images such as characters, still images, and moving images. These image display devices can display images instantly and can be rewritten, but they are difficult to carry around, eyes are easily fatigued, and images cannot be displayed when the power is turned off. There are problems such as.

一方、文字、静止画等の画像は、プリンターを用いて紙媒体に記録された後、配布されたり、保存されたりする。このような画像が記録された紙媒体は、ハードコピーとして広く使用されている。ハードコピーは、ディスプレイよりも文字が読みやすいこと、目が疲れにくいこと、自由な姿勢で読めること、軽量で自由に持ち運べること等の特徴を有する。しかし、ハードコピーは、使用後に廃棄されたり、リサイクルされたりするが、多くの労力と費用を要し、省資源の点で問題がある。
このため、ディスプレイとハードコピーの両方の長所を有し、書き換えが可能なペーパーライクな画像表示媒体のニーズが高くなり、例えば、高分子分散型液晶素子、双安定性コレステリック液晶素子、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子等が知られている。これらの画像表示媒体は、反射型であるため、明るい画像を表示することができると共に、メモリー性があるため、注目されている。これらの中でも、電気泳動素子を用いた画像表示媒体は、表示品質、表示動作時の消費電力等の点で優れている。
On the other hand, images such as characters and still images are distributed or stored after being recorded on a paper medium using a printer. A paper medium on which such an image is recorded is widely used as a hard copy. The hard copy has features such as easy-to-read characters, less fatigue of eyes, reading in a free posture, lightweight and free to carry than a display. However, the hard copy is discarded or recycled after use, but requires a lot of labor and cost, and there is a problem in terms of resource saving.
For this reason, there is an increasing need for a rewritable paper-like image display medium that has the advantages of both display and hard copy. For example, polymer dispersed liquid crystal elements, bistable cholesteric liquid crystal elements, electrochromic elements Electrophoretic elements and the like are known. Since these image display media are of a reflective type, they can display bright images and have a memory property, and thus are attracting attention. Among these, an image display medium using an electrophoretic element is excellent in terms of display quality, power consumption during display operation, and the like.

このような画像表示媒体は、例えば着色した分散媒が一組の透明電極の間に封入されており、着色した分散媒中に、異なる色を有すると共に、表面が帯電している電気泳動粒子が分散されている。このため、透明電極の一方に、電子泳動粒子の帯電している電荷と反対の電圧を印加すると、電気泳動粒子が堆積して電気泳動粒子の色が観測される。また、透明電極の一方に、電気泳動粒子の帯電している電荷と同じ電圧を印加すると、電気泳動粒子が透明電極の他方に移動して分散媒の色が観測される。電気泳動素子を用いた画像表示媒体は、このような原理に基づいて、画像が表示される。   In such an image display medium, for example, a colored dispersion medium is sealed between a pair of transparent electrodes. In the colored dispersion medium, electrophoretic particles having different colors and charged surfaces are provided. Is distributed. For this reason, when a voltage opposite to the charged charge of the electrophoretic particles is applied to one of the transparent electrodes, the electrophoretic particles are deposited and the color of the electrophoretic particles is observed. In addition, when the same voltage as the charged charge of the electrophoretic particles is applied to one of the transparent electrodes, the electrophoretic particles move to the other side of the transparent electrode, and the color of the dispersion medium is observed. An image display medium using an electrophoretic element displays an image based on such a principle.

分散媒中における電気泳動粒子の安定性は、一般的に、静電効果又は立体効果(吸着層効果とも呼ばれる)により得られる。
前記静電効果については、DLVO理論が知られており、電気二重層の広がり及び界面電位(いわゆるζ電位)が重要な因子となっている。これらを形成するためには、イオンの存在が必要とされている。
前記立体効果については、例えば非特許文献1において、安定な非水溶媒系分散液の製造方法が開示されている。この非特許文献1には、溶媒中に分散させる粒子に対して相溶性を有する成分と、溶媒に対して溶解性を有する成分とを含むブロック共重合体又はグラフト共重合体が溶媒中で製造されている。
このように電気泳動粒子の製造方法については、これまでに数多くの提案がなされているが、これらは、電気泳動粒子としての分散安定性に関する記述が主である。
The stability of the electrophoretic particles in the dispersion medium is generally obtained by an electrostatic effect or a steric effect (also called an adsorption layer effect).
Regarding the electrostatic effect, DLVO theory is known, and the spread of the electric double layer and the interface potential (so-called ζ potential) are important factors. In order to form these, the presence of ions is required.
Regarding the steric effect, for example, Non-Patent Document 1 discloses a method for producing a stable non-aqueous solvent dispersion. In Non-Patent Document 1, a block copolymer or graft copolymer containing a component having compatibility with particles dispersed in a solvent and a component having solubility in the solvent is produced in the solvent. Has been.
As described above, a number of proposals have been made regarding the method for producing electrophoretic particles, and these mainly describe the dispersion stability as electrophoretic particles.

また、特許文献1には、カーボンブラックを化合物と反応させるには、ジアゾニウム基が好ましく、「Cabot Corporation,Boston,Massachusettsの一連の特許に、広範囲の官能基をカーボンブラックに結合するために、ジアゾニウムの化学的性質を使用することが記述されている」と開示されている。この特許文献1には、電気泳動分散液ではなく、インクジェットに使用する分散体としてカーボンブラックのジアゾニウム反応が開示されている。
また、特許文献2には、電気泳動粒子の光学安定性を制御するために、帯電粒子の懸濁流体への相溶性と非相溶性について開示されている。電気泳動粒子の作製については分散安定性と共に表示特性が重要である。表示特性には主にコントラストの高さとメモリー性が挙げられる。これまでの提案では、白黒の反射率を向上させる検討に重きが置かれてきた。このため、粒子の表面処理方法の改善に関する提案が数多く見られる。しかし、電気泳動粒子を表示媒体として用いる場合の最大のセールスポイントはメモリー性であり、メモリー性がなければ画像表示媒体としての使用が難しいことは明らかである。
Further, in Patent Document 1, a diazonium group is preferable for reacting carbon black with a compound. “In order to bond a wide range of functional groups to carbon black in a series of patents of Cabot Corporation, Boston, Massachusetts” Are described using the chemistry of " This Patent Document 1 discloses a diazonium reaction of carbon black as a dispersion used for inkjet, not an electrophoretic dispersion.
Patent Document 2 discloses compatibility and incompatibility of charged particles in a suspension fluid in order to control optical stability of electrophoretic particles. Display characteristics as well as dispersion stability are important for the preparation of electrophoretic particles. Display characteristics mainly include high contrast and memory. In previous proposals, emphasis has been placed on improving black and white reflectance. For this reason, many proposals regarding improvement of the surface treatment method of particles are seen. However, the biggest selling point when using electrophoretic particles as a display medium is the memory property, and it is clear that the use as an image display medium is difficult without the memory property.

メモリー性に関して、例えば特許文献3には、グラフト重合したチタニア粒子とカーボンブラック粒子に、アルキルポリエーテルアミンを添加剤として加えることによりメモリー性が付与されることが提案されている。
また、特許文献4には、電気泳動粒子として、有機粒子、又は無機粒子、或いはこれらに帯電制御剤を添加した粒子を用いた例が提案されている。
しかし、これらの電気泳動粒子は、帯電量が十分に大きいものを得ることが難しく、電界に対する感受性が十分に高いとは言えない。
Regarding the memory property, for example, Patent Document 3 proposes that the memory property is imparted by adding alkyl polyetheramine as an additive to the graft-polymerized titania particles and carbon black particles.
Patent Document 4 proposes an example in which organic particles, inorganic particles, or particles obtained by adding a charge control agent to these particles are used as the electrophoretic particles.
However, it is difficult to obtain such electrophoretic particles having a sufficiently large charge amount, and it cannot be said that the sensitivity to an electric field is sufficiently high.

また、特許文献5には、画像表示媒体のメモリー性を向上させるために、ポリイソブチレンを配合することが提案されている。
また、特許文献6には、チタニア粒子の表面リビング重合で則鎖にイオン性基を有する重合体を結合する内容が提案されている。
また、特許文献7には、プラズモン発色機能を有する金属コロイド粒子を用いることによりメモリー性を有するフルカラー表示が可能な表示方法が提案されている。
これらの提案には、電気泳動粒子を用いると当然ながらメモリー性があるのが当たり前の様に述べられているが、特段メモリー性が発現する方法に関する記述は見当らない。そして、これらの提案の実施例を追試してみても、メモリー性は全くと言ってよい程見られず、電気泳動粒子を作製して、帯電制御剤やポリマーを加えても、十分なメモリー性が現れないのが実情である。
Patent Document 5 proposes blending polyisobutylene in order to improve the memory performance of the image display medium.
Patent Document 6 proposes the content of binding a polymer having an ionic group in the regular chain by surface living polymerization of titania particles.
Patent Document 7 proposes a display method capable of full-color display having memory properties by using metal colloid particles having a plasmon coloring function.
In these proposals, it is natural that when electrophoretic particles are used, there is naturally a memory property, but there is no description regarding a method that expresses a special memory property. And even if we try the examples of these proposals, the memory performance is not seen at all, and even if the electrophoretic particles are prepared and the charge control agent or polymer is added, sufficient memory performance is achieved. The fact is that does not appear.

このように電気泳動粒子は、単に作製するだけでは本来メモリー性は備わっておらず、メモリー性を得るための更なる粒子の処理が必要である。メモリー性については古くから種々検討されてきたが、これまでに十分なメモリー性がある画像表示媒体として世の中に出ているものは数少なく、メモリー性に関して十分満足できる結果が得られているものは殆どないのが現状である。   Thus, the electrophoretic particles are not originally provided with a memory property simply by making them, and further processing of the particles is necessary to obtain the memory property. Although various studies have been made on memory performance for a long time, there have been few image display media that have sufficient memory performance so far, and almost all have achieved satisfactory results regarding memory performance. There is no current situation.

特表2004−526210号公報Special table 2004-526210 gazette 特表2007−508588号公報Special table 2007-508588 特開2006−235137号公報JP 2006-235137 A 特開2006−235137号公報JP 2006-235137 A 特開2003−66494号公報JP 2003-66494 A 特表2004−526199号公報JP-T-2004-526199 特開2007−225732号公報JP 2007-225732 A 特開2007−79532号公報JP 2007-79532 A F.A.Waite,J.Oil Col.Chem.Assoc.,54,342(1971)F. A. Waite, J .; Oil Col. Chem. Assoc. , 54, 342 (1971)

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、優れたメモリー性を持続でき、高いコントラストが得られる電気泳動粒子、該電気泳動粒子を効率よく製造することができる電気泳動粒子の製造方法、並びに該電気泳動粒子を有する画像表示媒体、及び該画像表示媒体を有する画像表示装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this present condition, and makes it a subject to solve the said various problems in the past and to achieve the following objectives. That is, the present invention relates to an electrophoretic particle capable of maintaining excellent memory properties and obtaining a high contrast, a method for producing an electrophoretic particle capable of efficiently producing the electrophoretic particle, and an image having the electrophoretic particle. It is an object of the present invention to provide a display medium and an image display apparatus having the image display medium.

前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> カーボンブラックの表面に、重合性基を有するシランカップリング剤を用いて重合性基を付与する重合性基付与工程と、
カーボンブラックの表面に、カチオン性基を有するシランカップリング剤を用いてカチオン性基を付与するカチオン性基付与工程と、
前記重合性基からカーボンブラックの表面をグラフト重合するグラフト重合工程と、を含むことを特徴とする電気泳動粒子の製造方法である。
<2> 重合性基が、ビニル基、スチリル基、メタクリロキシ基、及びアクリロキシ基から選択される少なくとも1種である前記<1>に記載の電気泳動粒子の製造方法である。
<3> カチオン性基が、アミノ基である前記<1>から<2>のいずれかに記載の電気泳動粒子の製造方法である。
<4> 重合性基付与工程及びカチオン性基付与工程が、重合性基とカチオン性基を共に有するシランカップリング剤を用いて行われる前記<1>から<3>のいずれかに記載の電気泳動粒子の製造方法である。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の電気泳動粒子の製造方法により製造されたことを特徴とする電気泳動粒子である。
<6> 1対の電極基板と、該1対の電極基板間に、前記<5>に記載の電気泳動粒子を有してなることを特徴とする画像表示媒体である。
<7> 前記<6>に記載の画像表示媒体を表示手段として用いたことを特徴とする画像表示装置である。
Means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> A polymerizable group imparting step for imparting a polymerizable group to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a polymerizable group;
A cationic group imparting step of imparting a cationic group to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a cationic group;
And a graft polymerization step of graft-polymerizing the surface of carbon black from the polymerizable group.
<2> The method for producing an electrophoretic particle according to <1>, wherein the polymerizable group is at least one selected from a vinyl group, a styryl group, a methacryloxy group, and an acryloxy group.
<3> The method for producing electrophoretic particles according to any one of <1> to <2>, wherein the cationic group is an amino group.
<4> The electricity according to any one of <1> to <3>, wherein the polymerizable group imparting step and the cationic group imparting step are performed using a silane coupling agent having both a polymerizable group and a cationic group. This is a method for producing migrating particles.
<5> Electrophoretic particles produced by the method for producing electrophoretic particles according to any one of <1> to <4>.
<6> An image display medium comprising a pair of electrode substrates and the electrophoretic particles according to <5> between the pair of electrode substrates.
<7> An image display device using the image display medium according to <6> as a display unit.

本発明によると、従来における諸問題を解決することができ、優れたメモリー性を持続でき、高いコントラストが得られる電気泳動粒子、該電気泳動粒子を効率よく製造することができる電気泳動粒子の製造方法、並びに該電気泳動粒子を有する画像表示媒体、及び該画像表示媒体を有する画像表示装置を提供することができる。   According to the present invention, electrophoretic particles that can solve various problems in the past, can maintain excellent memory properties, and can obtain high contrast, and the electrophoretic particles that can efficiently produce the electrophoretic particles can be produced. A method, an image display medium having the electrophoretic particles, and an image display apparatus having the image display medium can be provided.

(電気泳動粒子及び電気泳動粒子の製造方法)
本発明の電気泳動粒子の製造方法は、重合性基付与工程と、カチオン性基付与工程と、グラフト重合工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の電気泳動粒子は、本発明の前記電気泳動粒子の製造方法により製造される。
以下、本発明の電気泳動粒子の製造方法の説明を通じて、本発明の電気泳動粒子の詳細についても明らかにする。
(Electrophoretic particles and method for producing electrophoretic particles)
The method for producing electrophoretic particles of the present invention includes a polymerizable group imparting step, a cationic group imparting step, and a graft polymerization step, and further includes other steps as necessary.
The electrophoretic particles of the present invention are produced by the method for producing electrophoretic particles of the present invention.
Hereinafter, the details of the electrophoretic particles of the present invention will be clarified through the description of the method for producing electrophoretic particles of the present invention.

<重合性基付与工程及びカチオン性基付与工程>
前記重合性基付与工程は、カーボンブラックの表面に、重合性基を有するシランカップリング剤を用いて重合性基を付与する工程である。
前記カチオン性基付与工程は、カーボンブラックの表面に、カチオン性基を有するシランカップリング剤を用いてカチオン性基を付与する工程である。
この場合、前記重合性基付与工程と前記カチオン性基付与工程は別々に行っても、同時に行ってもよい。
前記重合性基付与工程及びカチオン性基付与工程は、重合性基とカチオン性基を共に有するシランカップリング剤を用いて行われることが特に好ましい。
<Polymerizable group imparting step and cationic group imparting step>
The polymerizable group imparting step is a step of imparting a polymerizable group to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a polymerizable group.
The cationic group imparting step is a step of imparting a cationic group to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a cationic group.
In this case, the polymerizable group imparting step and the cationic group imparting step may be performed separately or simultaneously.
It is particularly preferable that the polymerizable group imparting step and the cationic group imparting step are performed using a silane coupling agent having both a polymerizable group and a cationic group.

ここで、一般的に、微粒子の表面処理に関しては種々の方法があり、化学的に表面処理する場合にも種々の反応がある。有機顔料(例えばカーボンブラック等)の場合には、ジアゾニウム反応やフリーデルクラフツアルキル化反応、フリーデルクラフツアシル化反応などがある。無機顔料(例えば酸化チタン等)の場合には、シランカップリング反応などがある。
このようにシランカップリング反応は無機顔料と有機化合物を結合するために用いられる反応であると一般的には考えられてきた。
Here, in general, there are various methods for the surface treatment of fine particles, and there are various reactions in the case of chemical surface treatment. In the case of an organic pigment (such as carbon black), there are a diazonium reaction, a Friedel-Crafts alkylation reaction, a Friedel-Crafts acylation reaction, and the like. In the case of an inorganic pigment (such as titanium oxide), there is a silane coupling reaction.
Thus, it has been generally considered that the silane coupling reaction is a reaction used for bonding an inorganic pigment and an organic compound.

−シランカップリング剤によるカーボンブラックの表面処理−
本発明においては、これまで無機顔料との反応に用いられてきたシランカップリング剤をカーボンブラックとの反応に用いた場合に、カーボンブラック表面の官能基とどのように反応するか、それと得られた電気泳動粒子の表示特性について検討した。その結果、通常考えられるシランカップリング剤とカーボンブラック表面の水酸基との反応(第一の反応)に加えて別の反応も起きているのではないかと考えられた。また、電気泳動粒子について優れたメモリー性等の表示特性が観察された。
-Surface treatment of carbon black with silane coupling agent-
In the present invention, when the silane coupling agent that has been used for the reaction with the inorganic pigment is used for the reaction with the carbon black, how it reacts with the functional group on the surface of the carbon black is obtained. The display characteristics of electrophoretic particles were investigated. As a result, it was thought that in addition to the normally considered reaction between the silane coupling agent and the hydroxyl group on the surface of carbon black (first reaction), another reaction may have occurred. Also, excellent display characteristics such as memory properties were observed for the electrophoretic particles.

シリル化剤とカーボンブラックとの反応は、シリル化剤の官能基とカーボンブラック表面の官能基との置換反応であると予想できるが、シランカップリング剤とカーボンブラックとの反応でも、反応の一部のメカニズムはシリル化剤と有機化合物との間で起こる置換反応と同様な反応(第二の反応)が起きていることが予想できる。そして、第一の反応と第二の反応によりカーボンブラック表面に官能基を形成すると考えられた。このため、シランカップリング剤の反応を用いて正の荷電基をカーボンブラックの表面に結合することにより、メモリー性を発現させる効果が優れており、また高いメモリー性のある泳動粒子を得ることが可能であることが分かった。   Although the reaction between the silylating agent and carbon black can be expected to be a substitution reaction between the functional group of the silylating agent and the functional group on the surface of the carbon black, the reaction between the silane coupling agent and carbon black is also one of the reactions. As for the mechanism of this part, it can be expected that a reaction (second reaction) similar to the substitution reaction occurring between the silylating agent and the organic compound occurs. And it was thought that a functional group was formed on the carbon black surface by the first reaction and the second reaction. For this reason, a positively charged group is bonded to the surface of carbon black by using a reaction of a silane coupling agent, so that the effect of developing the memory property is excellent, and electrophoretic particles having a high memory property can be obtained. I found it possible.

ここで、前記メモリー性とは、電極に電圧をかけると電気泳動粒子が電極の極性に応じて泳動するが、電圧印加を止めて両電極を短絡させても画像が消えずに維持される現象を意味する。
前記メモリー性に関して、電気泳動粒子表面へのカチオン性基の付与を行わず、単にカーボンブラックの粒子表面にグラフト重合するだけであるとメモリー性が無いことが確認されている。粒子表面にカチオン性基を付けるとメモリー性が現れるメカニズムについては、明らかではないが、粒子が正又は負の電圧が印加された電極に向かって泳動する際に、カチオン性基を持つ粒子の方がカチオン性基を持たない粒子よりも、電極に吸着し易いのではないか、又は電極近傍に堆積や凝集がし易いのではないかと推測される。実際に、電極近傍に泳動した粒子を顕微鏡で観察すると、カチオン性基を持つ粒子は電極近傍に堆積や凝集していることが観察され、時間の経過に因らず変化しないことが確認できている。一方、カチオン性基を持たない粒子では、堆積や凝集が見られず時間の経過に従って拡散していくのが観察されている。このことから粒子表面にカチオン性基を有することによりメモリー性が現れることは明らかであると考えられる。
Here, the memory property is a phenomenon in which, when a voltage is applied to an electrode, electrophoretic particles migrate according to the polarity of the electrode, but the image is maintained without disappearing even if the voltage application is stopped and both electrodes are short-circuited. Means.
Regarding the memory property, it has been confirmed that there is no memory property when a cationic group is not imparted to the surface of the electrophoretic particles and only graft polymerization is performed on the surface of the carbon black particles. The mechanism by which cationic properties appear on the particle surface is not clear, but when particles migrate toward an electrode to which a positive or negative voltage is applied, particles with cationic groups Is likely to be adsorbed to the electrode more easily than particles having no cationic group, or is likely to be deposited or aggregated in the vicinity of the electrode. In fact, when the particles that migrated near the electrode were observed with a microscope, it was observed that particles with cationic groups were deposited or aggregated near the electrode, and it was confirmed that they did not change over time. Yes. On the other hand, it has been observed that particles that do not have a cationic group are diffused over time without any deposition or aggregation. From this, it is considered that the memory property appears by having a cationic group on the particle surface.

このようにシランカップリング剤をカーボンブラックと反応させることにより、カーボンブラックにメモリー性が発現することが明らかになったが、単にメモリー性が発現しただけではなく、コントラストの高さとメモリー性の持続性の効果において優れた特性があることも認められた。コントラストの高さはカーボンブラックに結合しているカチオン性基の結合位置が関係していると推測される。メモリー性の維持効果が高いことはカーボンブラックに結合しているカチオン性基の結合量と関係があるものと推測される。   It has been clarified that by reacting the silane coupling agent with carbon black in this way, the carbon black exhibits a memory property. However, not only the memory property is manifested, but also a high contrast and a sustained memory property. It was also observed that there are excellent properties in the effect of sex. The high contrast is presumed to be related to the bonding position of the cationic group bonded to the carbon black. It is presumed that the effect of maintaining the memory property is related to the amount of the cationic group bonded to the carbon black.

これらのメモリー性の優れた効果を発現させるメカニズムとして、シランカップリング剤によるカーボンブラックとの反応の特異性を考察した。具体的には、シランカップリング剤によりカーボンブラック粒子に結合した場合にできる粒子表面のカチオン性基の分子構造・分子形態の特異性について検討した。
シランカップリング剤による反応は、従来から考えられてきた反応(第一の反応)に加え、別の求核置換反応(第二の反応)が起きている。シランカップリング剤による反応と他の反応、例えばジアゾニウム反応とを比べると、反応性の高さと反応選択性に違いがある。
As a mechanism for realizing these excellent memory effects, the specificity of the reaction with carbon black by the silane coupling agent was examined. Specifically, the specificity of the molecular structure and molecular form of the cationic group on the particle surface formed when bound to the carbon black particles by a silane coupling agent was investigated.
In the reaction with the silane coupling agent, another nucleophilic substitution reaction (second reaction) occurs in addition to the conventionally considered reaction (first reaction). When the reaction by the silane coupling agent is compared with other reactions such as a diazonium reaction, there is a difference in high reactivity and reaction selectivity.

まず、反応性とは、荷電基を粒子表面に化学結合させるときの反応速度と官能基の反応量のことを意味する。この反応性はシランカップリング剤による反応の方がジアゾニウムなどの他の反応に比べて高いことが考えられる。
次に、反応選択性とは、シランカップリング剤による反応の在る官能基が粒子表面の或る官能基と反応する際のお互いの相性のようなものである。反応させたい官能基同士が反応してくれると好ましいが、反応させたくない官能基同士が反応してくれては困る事態が生じる。この反応選択性は好ましい官能基の反応収率の点からシランカップリング剤による反応の方がジアゾニウム反応などの他の反応に比べて優っていることが考えられる。
First, the reactivity means the reaction rate when the charged group is chemically bonded to the particle surface and the reaction amount of the functional group. This reactivity is considered to be higher in the reaction with the silane coupling agent than in other reactions such as diazonium.
Next, the reaction selectivity is such that the functional groups that are reacted by the silane coupling agent are compatible with each other when they react with certain functional groups on the particle surface. It is preferable that the functional groups to be reacted react with each other, but it is difficult to react with the functional groups that are not desired to react. This reaction selectivity is considered to be superior to other reactions such as diazonium reaction in the reaction with the silane coupling agent from the viewpoint of the reaction yield of the preferred functional group.

化合物の反応性と反応選択性を考慮した結果、シランカップリング剤による反応では、粒子表面に結合した場合にできる粒子表面のカチオン性基の分子構造が緻密に隙間無く整然と配置されていると推定される。そして、粒子表面に結合した状態で発現される荷電量や表示特性が他の反応で結合された官能基の荷電量や表示特性と比べて高いと考えられる。この反応性と反応選択性がシランカップリング剤による反応から得られ、Siとカーボンブラック表面との結合によるメモリー性への効果が高いと考えられるからである。その理由として、Si原子を含む官能基がカーボンブラック表面にある場合には無い場合と比べてメモリー性等の表示特性が高いからである。このことは、他の合成方法によりカチオン性基を付けた場合それ程高いメモリー性が得られないことから、粒子表面のカチオン性基の結合している位置や結合量が関係していることも考えられる。この効果は実験の反応収率や得られた電気泳動粒子の表示特性からも裏付けられている。したがってこれらのことがメモリー性の優れた効果と関係していると考えられる。   As a result of considering the reactivity and selectivity of the compound, it is estimated that in the reaction with the silane coupling agent, the molecular structure of the cationic group on the particle surface formed when bound to the particle surface is arranged precisely and without gaps. Is done. Then, it is considered that the charge amount and display characteristics expressed in the state of being bonded to the particle surface are higher than the charge amounts and display characteristics of the functional groups bonded by other reactions. This is because this reactivity and reaction selectivity are obtained from the reaction with the silane coupling agent, and it is considered that the effect on the memory property due to the bond between Si and the carbon black surface is high. The reason is that display characteristics such as memory properties are higher when the functional group containing Si atoms is present on the surface of the carbon black than when there is no functional group. This is because when the cationic group is attached by other synthesis methods, the memory property is not so high, so the position and amount of the cationic group on the particle surface may be related. It is done. This effect is supported by the experimental reaction yield and the display characteristics of the obtained electrophoretic particles. Therefore, these are considered to be related to the effect of excellent memory property.

−シランカップリング剤−
次に、シランカップリング剤を用いて無機顔料を表面修飾する場合について説明する。図1は、シランカップリング剤と無機質表面との反応機構を表す図である。
前記シランカップリング剤は、下記一般式(1)で示されるように、1つの分子中に反応性の異なる2種類の官能基を持っている。
<一般式(1)>
前記一般式(1)において、Xは、各種合成樹脂などの有機質材料と化学結合する反応基であり、ビニル基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基などを表す。
ORは、ガラス、金属、珪石等の無機質材料と化学結合する反応基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基などを表す。
-Silane coupling agent-
Next, the case where the surface of an inorganic pigment is modified using a silane coupling agent will be described. FIG. 1 is a diagram showing a reaction mechanism between a silane coupling agent and an inorganic surface.
The silane coupling agent has two types of functional groups having different reactivity in one molecule, as represented by the following general formula (1).
<General formula (1)>
In the general formula (1), X is a reactive group chemically bonded to an organic material such as various synthetic resins, and represents a vinyl group, a styryl group, a methacryloxy group, an acryloxy group, an amino group, or the like.
OR is a reactive group that chemically bonds to an inorganic material such as glass, metal, or silica, and represents, for example, a methoxy group or an ethoxy group.

前記シランカップリング剤は、水により加水分解されてシラノールとなり、部分的に縮合してオリゴマー状態になる。続いて、無機質表面に水素結合的に吸着する。その後、無機材料を乾燥処理することで脱水縮合反応して強固な化学結合となる(第一の反応)。   The silane coupling agent is hydrolyzed with water to become silanol and partially condensed into an oligomer state. Subsequently, it adsorbs to the inorganic surface in a hydrogen bonding manner. Thereafter, the inorganic material is subjected to a dehydration condensation reaction to form a strong chemical bond (first reaction).

次に、シランカップリング剤とカーボンブラックとの反応機構を考える上で重要となるシリル化剤と有機化合物との反応例を示す。
シリル化剤の使用例としては、難揮発性化合物を揮発性化合物に変える誘導体化でよく用いられるのがシリル化である。広義のシリル化は、下記反応式で表される置換反応である。
Next, an example of the reaction between the silylating agent and the organic compound, which is important in considering the reaction mechanism between the silane coupling agent and carbon black, is shown.
As an example of the use of a silylating agent, silylation is often used for derivatization in which a hardly volatile compound is changed to a volatile compound. The silylation in a broad sense is a substitution reaction represented by the following reaction formula.

<シリル化剤と有機化合物との置換反応>
前記反応式中、HYは有機化合物中の活性水素を持つ官能基である(Hは活性水素、Yは官能基を表す)。Yとしては、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、アミド基、メルカプト基等を表す。
Zは、クロロ基、メトキシ基、エトキシ基などの官能基であり、脱離基である。
Rは、アルキル基又はハロカーボンを表し、例えばメチル基、エチル基、ブチル基、イソプロピル基、クロロフルオロカーボン基などを表す。
<Substitution reaction between silylating agent and organic compound>
In the above reaction formula, HY is a functional group having active hydrogen in the organic compound (H represents active hydrogen, and Y represents a functional group). Y represents, for example, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, an amide group, a mercapto group, or the like.
Z is a functional group such as a chloro group, a methoxy group, and an ethoxy group, and is a leaving group.
R represents an alkyl group or a halocarbon, such as a methyl group, an ethyl group, a butyl group, an isopropyl group, or a chlorofluorocarbon group.

本発明の重合性基付与工程及びカチオン性基付与工程では、(1)化合物中にカチオン性基と重合性基を共に有しているシランカップリング剤を用いてカーボンブラック表面に化学結合する場合、(2)化合物中にカチオン性基と重合性基の一方のみを有するシランカップリング剤を用いて、2段階で化学結合する場合がある。   In the polymerizable group imparting step and the cationic group imparting step of the present invention, (1) When chemically bonding to the carbon black surface using a silane coupling agent having both a cationic group and a polymerizable group in the compound (2) The compound may be chemically bonded in two steps using a silane coupling agent having only one of a cationic group and a polymerizable group in the compound.

前記(1)では、化合物中にカチオン性基と重合性基を共に有するシランカップリング剤が用いられ、カーボンブラック表面に化学結合し重合性基を与えると共にカチオン性を付与する。このようなるシランカップリング剤を用いて、カーボンブラック表面へのカチオン性基結合反応と重合反応を順次行えばカーボンブラックの表面処理を一度に行うことができる。
前記(1)の化合物中にカチオン性基と重合性基を共に有するシランカップリング剤としては、例えばN−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−N’−(4−ビニルベンジル)エチレンジアミン、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−N’−(4−ビニルベンジル)アミン、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−N’−(4−ビニルベンジル)ジエチレントリアミン、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−N’−(4−ビニルベンジル)尿素などが挙げられる。
In said (1), the silane coupling agent which has both a cationic group and a polymeric group in a compound is used, and it chemically binds to the carbon black surface and gives a polymeric group while providing a cationic property. Using such a silane coupling agent, the surface treatment of the carbon black can be performed at once by sequentially performing a cationic group binding reaction and a polymerization reaction on the surface of the carbon black.
Examples of the silane coupling agent having both a cationic group and a polymerizable group in the compound (1) include N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ′-(4-vinylbenzyl) ethylenediamine, N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ′-(4-vinylbenzyl) amine, N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ′-(4-vinylbenzyl) diethylenetriamine, N— And [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ′-(4-vinylbenzyl) urea.

前記(2)の化合物中にカチオン性基と重合性基の一方のみを有するシランカップリング剤を用いて、2段階で官能基を付与する。
前記重合性基としては、ビニル基、スチリル基、メタクリロキシ基、及びアクリロキシ基から選択される少なくとも1種が挙げられる。
前記カチオン性基としては、アミノ基が挙げられる。
グラフト重合をするための重合性基を有するシランカップリング剤としては、次の様な化合物が挙げられる。
〔ビニル基〕
(1)ビニルトリメトキシシラン
(2)ビニルトリエトキシシラン
〔スチリル基〕
p-スチリルトリメトキシシラン
〔メタクリロキシ基〕
(1)3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン
(2)3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
(3)3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン
(4)3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン
〔アクリロキシ基〕
3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン
A functional group is imparted in two steps using a silane coupling agent having only one of a cationic group and a polymerizable group in the compound (2).
Examples of the polymerizable group include at least one selected from a vinyl group, a styryl group, a methacryloxy group, and an acryloxy group.
Examples of the cationic group include amino groups.
Examples of the silane coupling agent having a polymerizable group for graft polymerization include the following compounds.
[Vinyl group]
(1) Vinyltrimethoxysilane (2) Vinyltriethoxysilane [styryl group]
p-styryltrimethoxysilane [methacryloxy group]
(1) 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane (2) 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (3) 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane (4) 3-methacryloxypropyltriethoxysilane [acryloxy group]
3-acryloxypropyltrimethoxysilane

カチオン性基を有するシランカップリング剤としては、以下の化合物が挙げられる。カーボンブラックの粒子表面にカチオン性基を付与するために用いられる。
〔アミノ基〕
(1)N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン
(2)N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
(3)N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン
(4)3−アミノプロピルトリメトキシシラン
(5)3−アミノプロピルトリエトキシシラン
(6)3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン
(7)N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
Examples of the silane coupling agent having a cationic group include the following compounds. Used for imparting a cationic group to the surface of carbon black particles.
[Amino group]
(1) N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane (2) N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (3) N-2- (aminoethyl)- 3-aminopropyltriethoxysilane (4) 3-aminopropyltrimethoxysilane (5) 3-aminopropyltriethoxysilane (6) 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine ( 7) N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane

前記(2)では、化合物中にカチオン性基と重合性基の一方のみを有するシランカップリング剤を用いて、2段階で官能基を付与する。
まず、カチオン性基(アミノ基)を有するシランカップリング剤を用いカーボンブラック表面にカチオン性基を結合する。
次に、電気泳動粒子として用いるには粒子表面をグラフト重合し非極性溶媒中に分散し易くする必要があるため、グラフト重合を行うための重合性基(ビニル基等)をカーボンブラック表面に結合する。これらの反応は、重合性基結合の反応を先に行い、カチオン性基結合の反応を後に行ってもよい。また、こられの反応を同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。いずれの場合でも、その後、グラフト重合反応を行えばよい。
In said (2), a functional group is provided in two steps using a silane coupling agent having only one of a cationic group and a polymerizable group in the compound.
First, a cationic group is bonded to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a cationic group (amino group).
Next, in order to use as electrophoretic particles, it is necessary to graft polymerize the particle surface and make it easy to disperse in a non-polar solvent, so a polymerizable group (such as vinyl group) for graft polymerization is bound to the carbon black surface. To do. In these reactions, the polymerizable group bonding reaction may be performed first, and the cationic group bonding reaction may be performed later. Moreover, these reactions may be performed simultaneously or separately. In either case, a graft polymerization reaction may be performed thereafter.

−カーボンブラック−
前記カーボンブラックは、各種の炭化水素又は炭素を含む化合物を不完全燃焼して得られる微細な球状粒子の集合体であり、化学組成が炭素98%以上の限りなく純粋に近い炭素材料の総称である。
前記カーボンブラックの種類は、製法で分類する方法が一般的であり、表Aに示すように、原料炭化水素の熱分解か、不完全燃焼かのいずれかに大別され、更に原料の種類により細分化される。
-Carbon black-
The carbon black is an aggregate of fine spherical particles obtained by incomplete combustion of various hydrocarbons or compounds containing carbon, and is a generic name for carbon materials whose chemical composition is nearly 98% or more and is almost pure. is there.
The type of the carbon black is generally classified by a manufacturing method, and as shown in Table A, it is roughly divided into either pyrolysis of raw material hydrocarbons or incomplete combustion, and further, depending on the type of raw material. Subdivided.

前記コンタクト法は、炎を鉄や石などに接触させる製造法であり、チャンネル法やその改良法であるガスブラック法(ローラ法)等が含まれる。チャンネルブラックは、コンタクト法の代表的な製品で、チャンネル鋼の底面に炎を接触させて採取するものである。
前記ファーネス法は、燃料の空気による燃焼熱によって、原料としての炭化水素を連続的に熱分解させてカーボンブラックを生成させる方法で、ガスファーネス法とオイルファーネス法に分類される。
前記サーマル法は、原料の炭素源として天然ガスを利用し、燃焼と熱分解を周期的に繰り返す特殊な製造法で、その特徴は大粒子径を有するカーボンブラックが得られることにある。アセチレンブラックもアセチレンを原料とする一種のサーマル法であるが、アセチレンの熱分解は他の原料が吸熱反応であるのに対し発熱反応であるため、サーマル法における燃焼サイクルを省略することが可能となり、連続運転ができる。アセチレンブラックの特徴は、通常のカーボンブラックに比較して結晶性が発達し、かつストラクチャーが高いことにあるため導電性に優れ、乾電池用並びに各種ゴム、プラスチックの導電性付与剤として使用されている。
The contact method is a manufacturing method in which a flame is brought into contact with iron or stone, and includes a channel method and a gas black method (roller method) which is an improved method thereof. Channel black is a representative product of the contact method, and is collected by bringing a flame into contact with the bottom surface of channel steel.
The furnace method is a method of generating carbon black by continuously pyrolyzing hydrocarbons as raw materials by combustion heat of fuel air, and is classified into a gas furnace method and an oil furnace method.
The thermal method is a special production method in which natural gas is used as a raw material carbon source, and combustion and thermal decomposition are repeated periodically. The feature is that carbon black having a large particle size can be obtained. Acetylene black is a kind of thermal process that uses acetylene as a raw material. However, the thermal decomposition of acetylene is an exothermic reaction while other raw materials are endothermic, so it is possible to omit the combustion cycle in the thermal process. Continuous operation is possible. The characteristics of acetylene black are that it develops crystallinity compared to ordinary carbon black and has a high structure, so it has excellent conductivity and is used as a conductivity-imparting agent for dry batteries and various rubbers and plastics. .

このようにして作製されたカーボンブラックの化学組成は、製造方法、プロセスの条件、原料、水質、品種などで変化するが、炭素95〜99%、酸素〜1.0%、水素0.3〜0.7%、硫黄〜0.7%、灰分(鉄、アルミニウム、ケイ素など)〜1.0%からなる。このうちの酸素含有量は、チャンネルブラックでは例外的に3%前後あり、アセチレンブラック、サーマルブラックでは極めて低い。
カーボンブラックの酸素含有量の簡易評価法としてpH、揮発分が用いられる。カーボンブラックの粒子内部には炭化水素が残留しており、粒子表面には酸素を含んだ各種の官能基が存在する。カーボンブラック表面の各種官能基は、粒子表面に露出した多環芳香族層平面のエッジ部に形成され、フェノール、キノン、カルボキシル、ラクトンなどが主なものである。代表的なカーボンブラックの表面官能基量、含有物量を表Bに示す。なお、表面官能基量の測定は、無機塩基又は有機塩基を用いた中和滴定、各種の有機試薬を用いた有機化学的分析手法、X線光電子分光法、赤外分光等の機器分析、カーボンブラックの加熱分解ガス分析による同定などにより行うことができる。
The chemical composition of the carbon black thus produced varies depending on the production method, process conditions, raw materials, water quality, varieties, etc., but carbon 95 to 99%, oxygen to 1.0%, hydrogen 0.3 to It consists of 0.7%, sulfur to 0.7%, and ash (iron, aluminum, silicon, etc.) to 1.0%. Of these, the oxygen content is exceptionally around 3% for channel black, and extremely low for acetylene black and thermal black.
PH and volatile matter are used as a simple evaluation method for the oxygen content of carbon black. Hydrocarbon remains inside the carbon black particles, and various functional groups containing oxygen exist on the particle surface. Various functional groups on the surface of carbon black are formed at the edge of the plane of the polycyclic aromatic layer exposed on the particle surface, and are mainly phenol, quinone, carboxyl, lactone and the like. Table B shows the surface functional group content and content of typical carbon black. The surface functional group amount is measured by neutralization titration using inorganic base or organic base, organic chemical analysis method using various organic reagents, instrumental analysis such as X-ray photoelectron spectroscopy, infrared spectroscopy, carbon It can be performed by identification by pyrolysis gas analysis of black.

Chemical and thermal analysis of functional groups on carbon black surface.
〔Type〕
Ca,C:Channel black
F,Fb:Furnace black
Tc:Thermal black
Chemical and thermal analysis of functional groups on carbon black surface.
[Type]
Ca, C: Channel black
F, Fb: Furnace black
Tc: Thermal black

−カーボンブラックの3大基本特性−
カーボンブラックを電気泳動分散体に用いる際の重要な因子は(I)粒子径と、(II)ストラクチャーと、(III)粒子表面の物理化学的性質であり、これを通常カーボンブラックの三大基本特性と呼んでいる。
(I)粒子径:粒子径と比表面積
(II)ストラクチャー:DBP給油量(ml/100g)とストラクチャー指数
(III)表面の物理化学的性質:揮発分(%)、pH
-Three major basic characteristics of carbon black-
The important factors when using carbon black in electrophoretic dispersion are (I) particle size, (II) structure, and (III) physicochemical properties of the particle surface, which are usually the three basics of carbon black. It is called a characteristic.
(I) Particle size: Particle size and specific surface area (II) Structure: DBP oil supply (ml / 100 g) and structure index (III) Physicochemical properties of the surface: Volatile content (%), pH

前記粒子径と前記比表面積とは、互いに逆の関係にあり粒子径が大きい粒子の比表面積は小さくなる。電気泳動分散体としては黒色度やメモリー性を得る観点からある程度の粒径が必要であり、一次平均粒径は10nm以上が好ましく、10nm〜100nmがより好ましい。前記カーボンブラックの比表面積は20〜200m/gが好ましい。
前記カーボンブラックのストラクチャーの発達はDBP給油量から推定でき、適度なストラクチャーの発達が好ましい。ストラクチャーが発達し過ぎていると泳動の妨げや応答速度などに悪い影響をもたらす。前記カーボンブラックのDBP給油量は50〜150ml/100gが好ましい。
前記表面の物理化学的性質で規定される揮発分とpHについては、カーボンブラック粒子表面における官能基の存在量を間接的に現すと考えることができ、アイソパー中の分散性等に関しては何某かの影響があると考えられる。本発明におけるシランカップリング反応がシリル化剤とカーボンブラック表面官能基との置換反応であるため、特に規定していないが、反応性などに関係があると考えられる。
前記カーボンブラックのpHは3〜10が好ましい。
The particle diameter and the specific surface area are opposite to each other, and the specific surface area of particles having a large particle diameter is small. The electrophoretic dispersion requires a certain particle size from the viewpoint of obtaining blackness and memory properties, and the primary average particle size is preferably 10 nm or more, more preferably 10 nm to 100 nm. The specific surface area of the carbon black is preferably 20 to 200 m 2 / g.
The development of the carbon black structure can be estimated from the DBP oil supply amount, and an appropriate structure development is preferable. If the structure is developed too much, it will have a negative effect on migration and response speed. The DBP oil supply amount of the carbon black is preferably 50 to 150 ml / 100 g.
Regarding the volatile content and pH specified by the physicochemical properties of the surface, it can be considered to indirectly represent the amount of functional groups present on the surface of the carbon black particle, and some dispersibility in isopar is somehow. It seems that there is an influence. Since the silane coupling reaction in the present invention is a substitution reaction between a silylating agent and a carbon black surface functional group, it is not particularly specified, but it is considered to be related to reactivity.
The pH of the carbon black is preferably 3-10.

ここで、前記カーボンブラックのpHは、以下の方法によって測定することができる。
まず、カーボンブラック試料1〜10gをビーカーに量り採り、試料1gにつき10mlの割合で水を加え、時計皿で覆い、15分間煮沸する(試料を濡れやすくするため、エタノール数滴を加えてもよい)。煮沸後室温まで冷却し、傾斜法又は遠心分離法によって上澄み液を除去して、泥状物を残す。この泥状物中にガラス電極pH計の電極を入れ、JIS Z8802(pH測定法)によってpHを測定する。この場合、電極の挿入位置により測定値が変化することがあるから、ビーカーを動かして電極の位置を変えて電極面の泥状面が十分に接触するように注意して量り、pH値が一定になったときの値を読む。また、カーボンブラックの揮発分は以下の測定方法によって得られる。カーボンブラックの乾燥試料を白金るつぼ又はそれと同形、同容量の落とし蓋付き磁器るつぼに蓋下2mmを超えない程度まで打振して詰め、その質量を量る。これに蓋をして電気炉に入れ、950±25℃で正確に7分間加熱した後取出し、デジケーター中で室温になるまで放冷して加熱後の質量を量り、下記数式2によって揮発分を算出する。
<数式2>
V=(WD−WR)/WD×100
ただし、式中、Vは揮発分(%)、WDは乾燥試料の質量(g)、WRは加熱後の試料の質量(g)を表す。
Here, the pH of the carbon black can be measured by the following method.
First, weigh 1 to 10 g of carbon black sample in a beaker, add water at a rate of 10 ml per 1 g of sample, cover with a watch glass, and boil for 15 minutes. (To make the sample easy to wet, several drops of ethanol may be added. ). After boiling, the mixture is cooled to room temperature, and the supernatant is removed by a gradient method or a centrifugal separation method to leave a mud. An electrode of a glass electrode pH meter is placed in this mud and the pH is measured by JIS Z8802 (pH measurement method). In this case, the measured value may change depending on the electrode insertion position. Therefore, move the beaker to change the electrode position, carefully measure the electrode surface so that the muddy surface is in full contact, and maintain a constant pH value. Read the value when. Moreover, the volatile matter of carbon black is obtained by the following measuring method. A dry sample of carbon black is packed into a platinum crucible or a porcelain crucible of the same shape and capacity with a drop lid by shaking it so that it does not exceed 2 mm below the lid, and its mass is measured. Cover this, put it in an electric furnace, heat it at 950 ± 25 ° C for exactly 7 minutes, take it out, let it cool to room temperature in a desiccator, weigh the mass after heating, calculate.
<Formula 2>
V = (WD−WR) / WD × 100
In the formula, V represents volatile matter (%), WD represents the mass (g) of the dried sample, and WR represents the mass (g) of the sample after heating.

前記カーボンブラックとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。該市販品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばデグサ社製のカラーブラックFW200、カラーブラックFW2、カラーブラックFW2V、カラーブラックFW1、カラーブラックFW18、スペシャルブラック6、カラーブラックS170、カラーブラックS160、スペシャルブラック5、スペシャルブラック4、スペシャルブラック4A、プリンテックス150T、プリンテックスU、プリンテックスV、プリンテックス140U、プリンテックス140V、スペシャルブラック550、スペシャルブラック350、スペシャルブラック250、スペシャルブラック100;三菱化学株式会社製のMA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA230、MA220、#2200B;キャボット社製のMONARCH700、MONARCH800、MONARCH880、MONARCH900、MONARCH1000、MONARCH1300、MONARCH1400、MOGUL−L、REGAL400R、VULCAN XC−72R;コロンビア社製のRAVEN1255、などが挙げられる。   As said carbon black, what was synthesize | combined suitably may be used and a commercial item may be used. The commercially available product is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, Degussa Color Black FW200, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black FW1, Color Black FW18, Special Black 6 , Color Black S170, Color Black S160, Special Black 5, Special Black 4, Special Black 4A, Printex 150T, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 550, Special Black 350, Special Black 250, Special Black 100; MA7, MA77, MA8, MA11, MA100, MA100R, MA230, MA220, # 2 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation 00B; manufactured by Cabot Corporation of MONARCH700, MONARCH800, MONARCH880, MONARCH900, MONARCH1000, MONARCH1300, MONARCH1400, MOGUL-L, REGAL400R, VULCAN XC-72R; Columbia Co. Raven 1255, and the like.

<グラフト重合工程>
前記グラフト重合工程は、重合性基からカーボンブラックの表面をグラフト重合する工程である。
重合性基からカーボンブラックの表面をグラフト重合する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばトルエン等の溶剤中でラジカル開始剤を用いて2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート等の二重結合を有するモノマーを70℃〜80℃に加熱してラジカル重合する方法、アニオン又はカチオン開始剤を用いたイオン重合やリビング重合などがある。
<Graft polymerization process>
The graft polymerization step is a step of graft polymerization of the surface of carbon black from a polymerizable group.
The method for graft polymerization of the surface of the carbon black from the polymerizable group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 2-ethylhexyl methacrylate using a radical initiator in a solvent such as toluene. There are a method of radical polymerization by heating a monomer having a double bond such as lauryl methacrylate to 70 ° C. to 80 ° C., ionic polymerization using an anion or cation initiator, and living polymerization.

本発明の電気泳動粒子の製造方法により製造された電気泳動粒子は、カチオン性基を有するグラフトカーボンブラックである。カーボンブラック表面がカチオン性基を有するグラフトで表面処理されていることは、例えば発生ガス分析法又は瞬間熱分析法により、検出することが可能である。使用機器としては、例えばガスクロマトグラフ質量分析計(GCMS)、ダブルショット・パイロライザーなどがある。   The electrophoretic particles produced by the method for producing electrophoretic particles of the present invention are graft carbon black having a cationic group. The surface treatment of the carbon black surface with a graft having a cationic group can be detected by, for example, generated gas analysis or instantaneous thermal analysis. Examples of equipment used include a gas chromatograph mass spectrometer (GCMS) and a double shot pyrolyzer.

本発明の電気泳動粒子の製造方法により製造された電気泳動粒子は、カチオン性基を有するグラフトカーボンブラックからなり、優れたメモリー性を持続でき、高いコントラストが得られるので、以下に説明する画像表示媒体、及び該画像表示媒体を有する画像表示装置などに幅広く用いられる。   The electrophoretic particles produced by the method for producing electrophoretic particles of the present invention are composed of graft carbon black having a cationic group, can maintain excellent memory properties, and provide high contrast. It is widely used for a medium and an image display device having the image display medium.

<電気泳動分散液>
本発明で用いられる電気泳動分散液は、本発明の前記電気泳動粒子を含有し、白色電気泳動粒子としての酸化チタン粒子、分散媒、染料、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
<Electrophoretic dispersion>
The electrophoretic dispersion used in the present invention contains the electrophoretic particles of the present invention, and contains titanium oxide particles as white electrophoretic particles, a dispersion medium, a dye, and other components as necessary. .

−酸化チタン粒子−
白色電気泳動粒子を形成するのに好ましい材料としては、金属酸化物及び水酸化物の少なくともいずれかが挙げられる。これらの中でも、酸化チタン(チタニア)粒子が特に好ましい。
前記酸化チタン粒子は、例えば酸化物(例えば、アルミナ又はシリカ)で被覆することができる。このような被覆物が存在していると、光化学反応(これは、裸のチタニア表面と懸濁流体との間の界面で起こり得る)のような反応を抑制することにより、電気泳動媒体中でのチタニアの安定性が向上すると思われる。これらのチタニア粒子は、1層、2層又はそれ以上の層の金属酸化物被覆を有する。例えば、本発明において使用するチタニア粒子は、1層のアルミナ被覆及び1層のシリカ被覆を有する。
このような被覆粒子では、被覆物によりチタニアが完全に覆われているので、その粒子の表面に開始剤又は重合可能基を結合するのに使用される任意の試薬は、この被覆物と反応しなければならず、チタニアと反応する必要はない。
前記チタニア粒子としては、例えば商品名R960、E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington,Delaware)社製、商品名タイペークCR−90、平均粒子径:0.25μm、石原産業株式会社製などが好ましい。
-Titanium oxide particles-
A preferable material for forming the white electrophoretic particles includes at least one of a metal oxide and a hydroxide. Among these, titanium oxide (titania) particles are particularly preferable.
The titanium oxide particles can be coated with an oxide (for example, alumina or silica), for example. The presence of such a coating in the electrophoretic medium by suppressing reactions such as photochemical reactions (which can occur at the interface between the bare titania surface and the suspending fluid). It seems that the stability of the titania of this is improved. These titania particles have one, two or more layers of metal oxide coating. For example, the titania particles used in the present invention have one layer of alumina coating and one layer of silica coating.
In such coated particles, the titania is completely covered by the coating, so any reagent used to attach initiators or polymerizable groups to the surface of the particle will react with the coating. There must be no reaction with titania.
Examples of the titania particles include trade names R960, E.I. I. Du Pont de Nemours and Company (Wilmington, Delaware), trade name, Taipei CR-90, average particle size: 0.25 μm, and Ishihara Sangyo Co., Ltd. are preferable.

前記分散媒は、用いる電気泳動粒子等に応じて異なり一概には規定できないが、無色透明であってもよいし、電気泳動粒子と異なる色の染料を溶解して着色されていてもよい。
前記染料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、トリアリルメタン系染料、などが挙げられる。該染料としては、例えば、スピリットブラック(SB,SSBB,AB)、ニグロシンベース(SA,SAP,SAPL,EE,EEL,EX,EXBP,EB)、オイルイエロー(105,107,129,3G,GGS)、オイルオレンジ(201,PS,PR)、ファーストオレンジ、オイルレッド(5B,RR,OG)、オイルスカーレット、オイルピンク312、オイルバイオレット#730、マクロレックスブルーRR、スミプラストグリーンG、オイルブラウン(GR,416)、スーダンブラックX60、オイルグリーン(502,BG)、オイルブルー(613,2N,BOS)、オイルブラック(HBB,860,BS)、バリファーストイエロー(1101,1105,3108,4120)、バリファーストオレンジ(3209,3210)、バリファーストレッド(1306,1355,2303,3304,3306,3320)、バリファーストピンク2310N、バリファーストブラウン(2402,3405)、バリファーストブルー(3405,1501,1603,1605,1607,2606,2610)、バリファーストバイオレット(1701,1702)、バリファーストブラック(1802,1807,3804,3810,3820,3830)、マクロレックスブルーRR(バイエル社製)、などが挙げられる。
The dispersion medium differs depending on the electrophoretic particles used and cannot be defined unconditionally. However, the dispersion medium may be colorless and transparent, or may be colored by dissolving a dye having a color different from that of the electrophoretic particles.
The dye is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include azo dyes, anthraquinone dyes, phthalocyanine dyes, triallylmethane dyes, and the like. Examples of the dye include spirit black (SB, SSBB, AB), nigrosine base (SA, SAP, SAPL, EE, EEL, EX, EXBP, EB), and oil yellow (105, 107, 129, 3G, GGS). , Oil Orange (201, PS, PR), Fast Orange, Oil Red (5B, RR, OG), Oil Scarlet, Oil Pink 312, Oil Violet # 730, Macrolex Blue RR, Sumiplast Green G, Oil Brown (GR 416), Sudan Black X60, Oil Green (502, BG), Oil Blue (613, 2N, BOS), Oil Black (HBB, 860, BS), Bali First Yellow (1101, 1105, 3108, 4120), Bali First Oren (3209, 3210), Bali First Red (1306, 1355, 2303, 3304, 3306, 3320), Bali First Pink 2310N, Bali First Brown (2402, 3405), Bali First Blue (3405, 1501, 1603, 1605, 1607) , 2606, 2610), Bali First Violet (1701, 1702), Bali First Black (1802, 1807, 3804, 3810, 3820, 3830), Macrolex Blue RR (manufactured by Bayer), and the like.

前記分散媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等のパラフィン系炭化水素、イソヘキサン、イソオクタン、イソドデカン等のイソパラフィン系炭化水素、流動パラフィン等のアルキルナフテン系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン、ソルベントナフサ等の芳香族炭化水素、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、ジアルキルシリコーンオイル、アルキルフェニルシリコーンオイル、環状ポリジアルキルシロキサン又は環状ポリアルキルフェニルシロキサン等のシリコーンオイル、などが挙げられる。これらの中でも、イソパラフィン系炭化水素、シリコーンオイルが特に好ましい。前記イソパラフィン系炭化水素としてはエクソン化学株式会社製のIsoper、変性シリコーンオイル(東レダウ・チッソ社製)などを用いることができる。   The dispersion medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include paraffinic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, and dodecane, isohexane, isooctane, and isododecane. Iso-paraffin hydrocarbons, alkyl naphthenic hydrocarbons such as liquid paraffin, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, alkyl benzene, solvent naphtha, dimethyl silicone oil, phenyl methyl silicone oil, dialkyl silicone oil, alkyl phenyl silicone oil And silicone oil such as cyclic polydialkylsiloxane or cyclic polyalkylphenylsiloxane. Among these, isoparaffin hydrocarbons and silicone oils are particularly preferable. As the isoparaffinic hydrocarbon, Isoper manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd., modified silicone oil (manufactured by Toray Dow Chisso Corporation) and the like can be used.

前記電気泳動分散液は、電気泳動粒子の保存安定性を更に向上させるために、分散剤を更に含有してもよい。前記分散剤としては、分散媒に相溶すると共に電気泳動粒子を安定に分散させることが可能であれば、特に限定されないが、従来公知の顔料用分散剤を用いることができる。
前記分散剤としては、例えばソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリオレエート等);ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等);ポリエチレングリコール脂肪酸エステル(例えば、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリエチレングリコールジイソステアレート等);ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等);脂肪族ジエタノールアミド系等のノニオン系界面活性剤を用いることができる。
また、高分子系分散剤としては、例えば、スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ロジン、ウレタン系高分子化合物BYK−160、162、164、182(ビックケミー社製)、ウレタン系分散剤EFKA−47、LP−4050(EFKA社製)、ポリエステル系高分子化合物ソルスパース24000(ゼネカ社製)、脂肪族ジエタノールアミド系高分子化合物ソルスパース17000(ゼネカ社製)、などが挙げられる。
前記高分子分散剤は、数平均分子量が1,000以上であることが好ましい。
The electrophoretic dispersion may further contain a dispersant in order to further improve the storage stability of the electrophoretic particles. The dispersant is not particularly limited as long as it is compatible with the dispersion medium and can stably disperse the electrophoretic particles, and a conventionally known pigment dispersant can be used.
Examples of the dispersant include sorbitan fatty acid esters (for example, sorbitan monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan sesquioleate, sorbitan trioleate, etc.); polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters (for example, polyoxyethylene sorbitan monostearate). Polyethylene glycol fatty acid esters (eg, polyoxyethylene monostearate, polyethylene glycol diisostearate, etc.); polyoxyethylene alkylphenyl ethers (eg, polyoxyethylene nonylphenyl ether, Polyoxyethylene octyl phenyl ether, etc.); nonionic surfactants such as aliphatic diethanolamides can be used.
Examples of the polymer dispersant include, for example, styrene-maleic acid resin, styrene-acrylic resin, rosin, urethane polymer compound BYK-160, 162, 164, 182 (manufactured by Big Chemie), urethane dispersant EFKA. -47, LP-4050 (manufactured by EFKA), polyester polymer compound Solsperse 24000 (manufactured by Zeneca), aliphatic diethanolamide polymer compound Solsperse 17000 (manufactured by Geneca), and the like.
The polymer dispersant preferably has a number average molecular weight of 1,000 or more.

その他の高分子系分散剤としては、分散媒に溶媒和する部分を形成することが可能なラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、セチルメタクリレート等のモノマー、分散媒に溶媒和しにくい部分を形成することが可能なメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン等のモノマー及び極性の官能基を有するモノマーのランダム共重合体、特開平3−188469号公報に開示されているグラフト共重合体等が挙げられる。極性の官能基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、スチレンスルホン酸等の酸性の官能基を有するモノマー;ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ビニルピリジン、ビニルピロリジン、ビニルピペリジン、ビニルラクタム等の塩基性の官能基を有するモノマー;これらの塩;スチレン−ブタジエン共重合体、特開昭60−10263号公報に開示されているスチレンと長鎖アルキルメタクリレートのブロック共重合体等が挙げられる。これらの中でも、特開平3−188469号公報に開示されているグラフト共重合体が好ましい。
電気泳動粒子を分散媒中に分散させる際の電気泳動粒子に対する分散剤の質量比は、0.05質量%〜5質量%が好ましい。これにより、電気泳動粒子を安定に分散させることができる。
Other polymeric dispersants include monomers such as lauryl methacrylate, stearyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and cetyl methacrylate that can form a solvated part in the dispersion medium, and a part that is difficult to solvate in the dispersion medium. Random copolymers of monomers such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, styrene, vinyltoluene and monomers having polar functional groups that can be formed, and graft copolymers disclosed in JP-A-3-188469. A polymer etc. are mentioned. Monomers having a polar functional group include monomers having an acidic functional group such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, styrene sulfonic acid; dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, vinylpyridine, Monomers having basic functional groups such as vinylpyrrolidine, vinylpiperidine, vinyllactam; salts thereof; styrene-butadiene copolymers, styrene and long-chain alkyl methacrylates disclosed in JP-A-60-10263 Examples thereof include block copolymers. Of these, the graft copolymers disclosed in JP-A-3-188469 are preferred.
The mass ratio of the dispersant to the electrophoretic particles when the electrophoretic particles are dispersed in the dispersion medium is preferably 0.05% by mass to 5% by mass. Thereby, electrophoretic particles can be stably dispersed.

(画像表示媒体)
本発明の画像表示媒体は、1対の電極基板と、該1対の電極基板間に、少なくとも本発明の前記電気泳動粒子を有してなり、1対の電極基板間に電圧を印加することによる微粒子の電気泳動により画像表示を行うものである。
この場合、前記一対の電極基板のうち少なくとも一方が光透過性であることが好ましい。
本発明の画像表示媒体は、分散媒中の粒子の凝集や偏りを抑えるために一対の基板間に隔壁又はマイクロカプセルなどにより分散媒を微小空間に隔離してもよい。いずれにせよ2つの電極間を微細な多数のセルで区切った方が重力による粒子の偏りや粒子同士の凝集を防ぐことができるので好ましい。
前記マイクロカプセルの作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、コアセルベーション法、相分離法などの公知の方法が使用できる。
(Image display medium)
The image display medium of the present invention has a pair of electrode substrates and at least the electrophoretic particles of the present invention between the pair of electrode substrates, and applies a voltage between the pair of electrode substrates. An image is displayed by electrophoresis of fine particles.
In this case, it is preferable that at least one of the pair of electrode substrates is light transmissive.
In the image display medium of the present invention, the dispersion medium may be separated into a minute space between a pair of substrates by partition walls or microcapsules in order to suppress aggregation and bias of particles in the dispersion medium. In any case, it is preferable to divide the two electrodes by a large number of fine cells because it can prevent the deviation of particles and the aggregation of particles due to gravity.
There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of the said microcapsule, Although it can select suitably according to the objective, For example, well-known methods, such as a coacervation method and a phase-separation method, can be used.

−電極基板−
前記電極基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常、ガラスやプラスチックス等からなる基板上に、導電層を形成した電極基板等が挙げられる。
前記プラスチック基板の材質としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記導電層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、透明導電層が好ましく、Al、Ag、Ni、Cu等の金属やITO、SnO、ZnO:Al等の透明導電体をスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法、塗布法等で薄膜状に形成したもの、あるいは導電剤を溶媒又は合成樹脂に混合して塗布したものが用いられる。
前記導電剤としては、例えば、ポリメチルベンジルトリメチルクロライド、ポリアリルポリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性高分子電解質、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩等のアニオン性高分子電解質や電子伝導性の酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム微粉末等が用いられる。
前記導電層は自体が自己保持機能を有する程度に厚い場合もあるし、自己保持機能を有する基体上に導電層が設けられている場合もあり、いずれの場合も好適に使用できる。
また、導電層は、異方導電性を示す層であってもよく、厚さ方向に導電性部分が貫通したパターン状ないしマルチドット状のセグメントを有する層であってもよい。いずれにおいても導電層の一部に電源電極をコンタクトすれば導電層の間に電界を生じさせることが可能となるので、白色ないし着色粒子は確実に移動できる。表示を行うには導電層間の電圧印加手段を用意すればよいので、簡便である。
-Electrode substrate-
There is no restriction | limiting in particular as said electrode substrate, Although it can select suitably according to the objective, Usually, the electrode substrate etc. which formed the conductive layer on the board | substrate which consists of glass, plastics, etc. are mentioned.
Examples of the material of the plastic substrate include acrylic resin, polycarbonate resin, and epoxy resin.
The conductive layer is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, a transparent conductive layer is preferable, and metals such as Al, Ag, Ni, and Cu, ITO, SnO 2 , ZnO: Al, and the like are preferable. A transparent conductor formed into a thin film by a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, a coating method, or the like, or a coating obtained by mixing a conductive agent with a solvent or a synthetic resin is used.
Examples of the conductive agent include cationic polymer electrolytes such as polymethylbenzyltrimethyl chloride and polyallylpolymethylammonium chloride, anionic polymer electrolytes such as polystyrene sulfonate and polyacrylate, and electron conductive oxidation. Zinc, tin oxide, indium oxide fine powder or the like is used.
The conductive layer may be thick enough to have a self-holding function, or the conductive layer may be provided on a substrate having a self-holding function.
The conductive layer may be a layer exhibiting anisotropic conductivity, or may be a layer having a patterned or multi-dot segment in which a conductive portion penetrates in the thickness direction. In any case, if the power supply electrode is brought into contact with a part of the conductive layer, an electric field can be generated between the conductive layers, so that white or colored particles can move reliably. In order to perform the display, voltage applying means between the conductive layers may be prepared, which is convenient.

−その他の部材−
前記その他の部材としては、例えば、金属反射板、光拡散板、反射防止層、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記電極基板(下基板)には、更に、TFT等が取り付けられてもよい。
-Other components-
Examples of the other members include a metal reflection plate, a light diffusion plate, and an antireflection layer. These may be used alone or in combination of two or more.
A TFT or the like may be further attached to the electrode substrate (lower substrate).

ここで、図2に、本発明の画像表示媒体の第1実施形態を示す。画像表示媒体10は、電気泳動分散液11が導電層12及び13の間に挟持されている。また、電気泳動分散液11は、黒色の粒子11a及び白色の粒子11bが非極性溶媒11c中に分散されており、電気泳動効果とメモリ効果を併せ持っている。なお、黒色の粒子11aは、正に帯電している。更に、導電層12は、光透過性を有し、導電層13は、光透過性を有してもよいし、有さなくてもよい。また、導電層12及び13は、右半分と左半分に仕切られている。なお、電気泳動分散液11は、本発明で用いられる電気泳動分散液である。   Here, FIG. 2 shows a first embodiment of the image display medium of the present invention. In the image display medium 10, an electrophoretic dispersion liquid 11 is sandwiched between conductive layers 12 and 13. The electrophoretic dispersion liquid 11 has black particles 11a and white particles 11b dispersed in a nonpolar solvent 11c, and has both an electrophoretic effect and a memory effect. The black particles 11a are positively charged. Furthermore, the conductive layer 12 has a light transmitting property, and the conductive layer 13 may or may not have a light transmitting property. The conductive layers 12 and 13 are divided into a right half and a left half. The electrophoresis dispersion liquid 11 is an electrophoresis dispersion liquid used in the present invention.

次に、図3A〜図3Dを用いて、画像表示媒体10に画像を表示させる動作を説明する。まず、導電層12及び13の右半分に、外部の電圧印加手段(不図示)を用いて、それぞれ負及び正の電圧を印加する(図3A参照)。これにより、黒色の粒子11aは、静電引力により上方に移動するが(図3B参照)、導電層12に徐々に到達し(図3C参照)、導電層12に付着する(図3D参照)。このとき、画像表示媒体10を上方から見ると、左半分には、白色の粒子11bの色が、右半分には、黒色の粒子11bの色が見える。なお、画像表示媒体10に可逆的に画像を表示させることができるため、画像表示媒体10を繰り返し使用することができる。   Next, an operation for displaying an image on the image display medium 10 will be described with reference to FIGS. 3A to 3D. First, negative and positive voltages are respectively applied to the right halves of the conductive layers 12 and 13 using an external voltage applying means (not shown) (see FIG. 3A). Thereby, the black particles 11a move upward by electrostatic attraction (see FIG. 3B), but gradually reach the conductive layer 12 (see FIG. 3C) and adhere to the conductive layer 12 (see FIG. 3D). At this time, when the image display medium 10 is viewed from above, the color of the white particles 11b can be seen in the left half, and the color of the black particles 11b can be seen in the right half. In addition, since an image can be displayed reversibly on the image display medium 10, the image display medium 10 can be used repeatedly.

図4は、本発明の画像表示媒体の第2実施形態を示す。なお、図4において、図3と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。画像表示媒体20は、マイクロカプセル21が導電層12及び13の間に挟持されている。
また、マイクロカプセル21は、図5に示すように、マイクロカプセル膜21aにより電気泳動分散液11が内包されている。画像表示媒体20は、導電層12又は13上に、電着塗装等によりマイクロカプセル21を単層になるように配置することにより作製される。また、マイクロカプセル21は、電気泳動分散液11を、ゼラチンが溶解されている水中に分散させ、ゼラチンとアラビアゴムのコアセルベートにより内包した後、グルタルアルデヒドにより架橋してマイクロカプセル膜21aを形成することにより作製される。
FIG. 4 shows a second embodiment of the image display medium of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the image display medium 20, the microcapsule 21 is sandwiched between the conductive layers 12 and 13.
Further, as shown in FIG. 5, the microcapsule 21 includes the electrophoretic dispersion 11 in a microcapsule film 21a. The image display medium 20 is produced by arranging the microcapsules 21 on the conductive layer 12 or 13 so as to form a single layer by electrodeposition coating or the like. The microcapsule 21 is obtained by dispersing the electrophoretic dispersion 11 in water in which gelatin is dissolved, encapsulating with gelatin and gum arabic coacervate, and then crosslinking with glutaraldehyde to form the microcapsule film 21a. It is produced by.

図6に、本発明の画像表示媒体の第3実施形態を示す。画像表示媒体30は、透明基板31A及び31B上にそれぞれパターン形成された透明電極32A及び32Bを有し、対向配置された透明電極32A及び32Bの間に、スペーサ33を介して、電気泳動分散液34が封入されている。これにより、電気泳動粒子の凝集や付着による表示ムラの発生を抑制することができる。透明基板31A及び31Bとしては、特に限定されないが、フィルム等を用いることができる。また、電気泳動分散液34は、非極性溶媒中に白色と黒色の粒子が分散されている。また、スペーサ33としては、特に限定されないが、メッシュ状又は多孔質状の有孔スペーサを用いることができる。   FIG. 6 shows a third embodiment of the image display medium of the present invention. The image display medium 30 includes transparent electrodes 32A and 32B that are patterned on transparent substrates 31A and 31B, respectively, and an electrophoretic dispersion liquid via a spacer 33 between the transparent electrodes 32A and 32B that are arranged to face each other. 34 is enclosed. Thereby, generation | occurrence | production of the display nonuniformity by aggregation of electrophoretic particle and adhesion | attachment can be suppressed. Although it does not specifically limit as transparent substrate 31A and 31B, A film etc. can be used. Further, in the electrophoretic dispersion liquid 34, white and black particles are dispersed in a nonpolar solvent. In addition, the spacer 33 is not particularly limited, but a mesh or porous perforated spacer can be used.

次に、図6の画像表示媒体30に画像を表示させる動作を説明する。まず、透明電極32A及び32Bにそれぞれ正及び負の電圧を印加すると、黒色の粒子は、静電引力により透明電極32Bに付着し、白色の粒子は、静電引力により透明電極32Aに付着し、画像表示媒体30を上方から見ると、白色が観測される。一方、透明電極32A及び32Bにそれぞれ負及び正の電圧を印加すると、白色の粒子は、静電引力により透明電極32Bに付着し、黒色の粒子は、静電引力により透明電極32Aに付着し、画像表示媒体30を上方から見ると、黒色が観測される。以上のようにして、画像表示媒体30に可逆的に画像を表示させることができるため、画像表示媒体30を繰り返し使用することができる。   Next, an operation for displaying an image on the image display medium 30 in FIG. 6 will be described. First, when positive and negative voltages are applied to the transparent electrodes 32A and 32B, black particles adhere to the transparent electrode 32B due to electrostatic attraction, and white particles adhere to the transparent electrode 32A due to electrostatic attraction, When the image display medium 30 is viewed from above, white is observed. On the other hand, when negative and positive voltages are applied to the transparent electrodes 32A and 32B, white particles adhere to the transparent electrode 32B due to electrostatic attraction, and black particles adhere to the transparent electrode 32A due to electrostatic attraction. When the image display medium 30 is viewed from above, black is observed. As described above, since the image can be displayed reversibly on the image display medium 30, the image display medium 30 can be used repeatedly.

図7は、本発明の画像表示媒体の第4実施形態を示す。この図7の画像表示媒体40は、シート状で折り曲げが可能であるため、折り畳み状態で携帯することができる。   FIG. 7 shows a fourth embodiment of the image display medium of the present invention. The image display medium 40 in FIG. 7 can be folded in a sheet form, and can be carried in a folded state.

(画像表示装置)
本発明の画像表示装置は、前記本発明の画像表示媒体を表示手段として用いてなり、駆動回路、演算回路、内部メモリ、電源、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
(Image display device)
The image display device of the present invention uses the image display medium of the present invention as a display means, and includes a drive circuit, an arithmetic circuit, an internal memory, a power source, and other means as required.

ここで、図8は、本発明の画像表示装置の一例を示す概略図である。この図8の画像表示装置50は、画像表示媒体10、筺体52、情報入力手段51、図示を省略している駆動回路、演算回路、内部メモリ、及び電源等を備えている。図8の画像表示媒体10における電極は、ドットマトリックスを形成し、指定のドットをON表示することにより、全体として画像を表示することができる。   Here, FIG. 8 is a schematic view showing an example of the image display apparatus of the present invention. The image display device 50 of FIG. 8 includes an image display medium 10, a housing 52, an information input unit 51, a drive circuit, an arithmetic circuit, an internal memory, a power source, and the like which are not shown. The electrodes in the image display medium 10 in FIG. 8 form a dot matrix, and can display an image as a whole by displaying ON a designated dot.

以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。
下記の例における粒子表面のグラフト量の測定は以下の熱質量分析により行った。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by a following example.
The measurement of the graft amount on the particle surface in the following examples was performed by the following thermal mass spectrometry.

<熱質量分析>
熱質量分析は、TGA−50H(島津製作所製)を用いて、乾燥した試料を白金セルに20mg入れて開始した。次に、窒素雰囲気中、20℃/分で室温〜600℃まで昇温した後、600℃で10分間保持し、600℃に到達した3分間後に雰囲気を空気に切り替え、空気雰囲気中、20℃/分で600℃〜1000℃まで昇温した。このとき、窒素雰囲気中でポリマーが熱分解し、空気雰囲気中でカーボンブラック又は酸化チタンが燃焼した。
<Thermal mass spectrometry>
Thermal mass spectrometry was started by using TGA-50H (manufactured by Shimadzu Corporation) and putting 20 mg of the dried sample into a platinum cell. Next, after raising the temperature from room temperature to 600 ° C. at 20 ° C./min in a nitrogen atmosphere, the temperature is held at 600 ° C. for 10 minutes, and after 3 minutes reaching 600 ° C., the atmosphere is switched to air. The temperature was raised to 600 ° C to 1000 ° C at a rate of 1 minute. At this time, the polymer thermally decomposed in a nitrogen atmosphere, and carbon black or titanium oxide burned in an air atmosphere.

(製造例1)
−重合性基を有する酸化チタンの合成−
1Lのガラス製の反応容器にエタノール300.0g、脱イオン水20.0gを投入して150rpmで攪拌しながら、酢酸を滴下し、pH4.5に調整した。次に、酸化チタン(R−960、Dupont社製)200gを投入して150rpmで30分間攪拌した後、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート20gをエタノール80gに溶解させた溶液を、1時間程度で滴下した後、60℃で4時間攪拌した。次に、室温に戻して攪拌して得られた分散物を5,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた白色粉体にエタノール400mLを投入して攪拌し再分散させ後、得られた分散物を5,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた白色粉体を一夜間放置し、乾燥した後、70℃で4時間真空乾燥し、重合性基を有する酸化チタンが得られた。
(Production Example 1)
-Synthesis of titanium oxide having a polymerizable group-
Into a 1 L glass reaction vessel, 300.0 g of ethanol and 20.0 g of deionized water were added, and while stirring at 150 rpm, acetic acid was added dropwise to adjust the pH to 4.5. Next, after adding 200 g of titanium oxide (R-960, manufactured by Dupont) and stirring at 150 rpm for 30 minutes, a solution obtained by dissolving 20 g of 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate in 80 g of ethanol is about 1 hour. Then, the mixture was stirred at 60 ° C. for 4 hours. Next, the dispersion obtained by returning to room temperature and stirring was centrifuged at 5,000 rpm for 30 minutes and decanted. The obtained white powder was charged with 400 mL of ethanol, stirred and redispersed, and then the obtained dispersion was centrifuged at 5,000 rpm for 30 minutes and decanted. The obtained white powder was allowed to stand overnight, dried, and then vacuum dried at 70 ° C. for 4 hours to obtain titanium oxide having a polymerizable group.

−グラフト重合−
次に、1Lの加圧反応容器にラウリルメタクリレート100.0g、パラフィン炭化水素(ネオチオゾール、中央化成株式会社製)300.0g、予め粉砕した重合性基を有する酸化チタン96.0g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.600gを投入して窒素置換を行い、0.1MPaに窒素で加圧した後、300rpmで攪拌しながら、30分間分散を行った。その後、1時間程度で75℃まで加熱し、75℃で7時間攪拌した。次に、室温に戻して攪拌して得られた分散物を10,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた白色粉体にイソオクタン600mL投入して攪拌し、再分散させた後、10,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションする操作を計2回繰り返した。更に、一夜間放置し、乾燥した後、70℃で4時間真空乾燥し、グラフト酸化チタンTが得られた。
得られたグラフト酸化チタンTを熱質量分析すると、質量減少が9.3%であった。
-Graft polymerization-
Next, 100.0 g of lauryl methacrylate, 300.0 g of paraffin hydrocarbon (neothiozole, manufactured by Chuo Kasei Co., Ltd.), 96.0 g of titanium oxide having a previously pulverized polymerizable group, azobisisobutyrate in a 1 L pressurized reaction vessel After adding 0.600 g of nitrile (AIBN) and performing nitrogen substitution, pressurizing with 0.1 MPa with nitrogen, and then dispersing for 30 minutes while stirring at 300 rpm. Then, it heated to 75 degreeC in about 1 hour, and stirred at 75 degreeC for 7 hours. Next, the dispersion obtained by returning to room temperature and stirring was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes and decanted. The obtained white powder was charged with 600 mL of isooctane, stirred and redispersed, and then centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes and decanted twice. Furthermore, after leaving it to stand overnight, it was dried in vacuo at 70 ° C. for 4 hours, and grafted titanium oxide T was obtained.
When the obtained grafted titanium oxide T was subjected to thermal mass spectrometry, the mass reduction was 9.3%.

(実施例1)
<電気泳動粒子の作製>
−重合性基及びカチオン性基を有するカーボンブラックの合成−
1Lのガラス製の反応容器にエタノール600g、カーボンブラック(Printex A、Degussa社製、比表面積45m/g、DBP吸油量118ml/100g、平均一次粒径41nm、pH9)50gを投入して150rpmで攪拌しながら、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−N’−(4−ビニルベンジル)エチレンジアミン10.0gをメタノール100gに溶解させた溶液を、60分間程度で滴下した後、60℃で4時間攪拌した。次に、室温に戻して攪拌して得られた分散物を10,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた黒色粉体にエタノール400mLを投入して攪拌し、再分散させた後、10,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた黒色粉体を一夜間放置し、乾燥した後、70℃で4時間真空乾燥し、表面処理カーボンブラックが得られた。以上の方法により、カーボンブラックの表面に重合性基及びカチオン性基を導入した。
Example 1
<Preparation of electrophoretic particles>
-Synthesis of carbon black having a polymerizable group and a cationic group-
A 1 L glass reaction vessel was charged with 600 g of ethanol and 50 g of carbon black (Printex A, manufactured by Degussa, specific surface area 45 m 2 / g, DBP oil absorption 118 ml / 100 g, average primary particle size 41 nm, pH 9) at 150 rpm. While stirring, a solution prepared by dissolving 10.0 g of N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ′-(4-vinylbenzyl) ethylenediamine in 100 g of methanol was dropped in about 60 minutes, and then at 60 ° C. For 4 hours. Next, the dispersion obtained by returning to room temperature and stirring was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes and decanted. The resulting black powder was charged with 400 mL of ethanol, stirred and redispersed, and then centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes and decanted. The obtained black powder was left to stand overnight, dried, and then vacuum dried at 70 ° C. for 4 hours to obtain surface-treated carbon black. By the above method, a polymerizable group and a cationic group were introduced on the surface of carbon black.

−グラフト重合−
次に、1Lの加圧反応容器にラウリルメタクリレート25.0g、パラフィン炭化水素(ネオチオゾール、中央化成株式会社製)160.0g、予め粉砕した重合性基及びカチオン性基を有するカーボンブラック25.0g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.250gを投入して窒素置換を行い、0.1MPaに窒素で加圧した後、300rpmで攪拌しながら、30分間分散を行った。その後1時間程度で75℃まで加熱し、75℃で7時間攪拌した。次に、室温に戻して攪拌して得られた分散物を10,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた黒色粉体にイソオクタン300mLを投入して攪拌し、再分散させた後、10,000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションする操作を計2回繰り返した。更に、一夜間放置し、乾燥した後、70℃で4時間真空乾燥し、グラフトカーボンブラックG1が得られた。
得られたグラフトカーボンブラックG1を熱質量分析すると、質量減少が9.4%であった。
-Graft polymerization-
Next, 25.0 g of lauryl methacrylate, 160.0 g of paraffin hydrocarbon (neothiozole, manufactured by Chuo Kasei Co., Ltd.), 25.0 g of carbon black having a preliminarily pulverized polymerizable group and a cationic group in a 1 L pressurized reaction vessel, Nitrogen substitution was performed by adding 0.250 g of azobisisobutyronitrile (AIBN), and after pressurizing with 0.1 MPa with nitrogen, dispersion was performed for 30 minutes while stirring at 300 rpm. Thereafter, the mixture was heated to 75 ° C. in about 1 hour and stirred at 75 ° C. for 7 hours. Next, the dispersion obtained by returning to room temperature and stirring was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes and decanted. The resulting black powder was charged with 300 mL of isooctane, stirred and redispersed, and then centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes and decanted twice. Furthermore, after leaving it to stand overnight, it was dried in vacuum at 70 ° C. for 4 hours to obtain Graft Carbon Black G1.
When the obtained graft carbon black G1 was subjected to thermal mass spectrometry, the mass loss was 9.4%.

(比較例1)
−重合性基を有するカーボンブラックの合成−
4Lのガラス製の反応容器に脱イオン水3.0Lを投入して250rpmで攪拌しながら、カーボンブラック(Printex A、Degussa社製、比表面積45m/g、DBP給油量118ml/100g、平均一次粒径41nm、pH9)115gを投入した。次に、37%塩酸を3.0mL投入した後、4−ビニルアニリン2.5gを投入し、65℃で30分間以上攪拌した。更に、亜硝酸ナトリウム1.43gを脱イオン水10mLに溶解させた溶液を、1時間程度で滴下し、65℃で3時間攪拌した。次に、室温に戻して一夜間攪拌して得られた分散物を30,000rpmで20分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた黒色粉体に脱イオン水500mLを投入して攪拌し、再分散させた後、30,000rpmで20分間遠心分離し、デカンテーションした。得られた黒色粉体を一夜間放置し、乾燥した後、40℃で4時間真空乾燥し、重合性基を有するカーボンブラックが得られた。
(Comparative Example 1)
-Synthesis of carbon black having a polymerizable group-
Carbon black (Printex A, manufactured by Degussa, specific surface area 45 m 2 / g, DBP oil supply 118 ml / 100 g, average primary, while adding 3.0 L of deionized water to a 4 L glass reaction vessel and stirring at 250 rpm 115 g of particle size 41 nm, pH 9) was added. Next, after adding 3.0 mL of 37% hydrochloric acid, 2.5 g of 4-vinylaniline was added and stirred at 65 ° C. for 30 minutes or more. Further, a solution obtained by dissolving 1.43 g of sodium nitrite in 10 mL of deionized water was dropped in about 1 hour and stirred at 65 ° C. for 3 hours. Next, the dispersion obtained by returning to room temperature and stirring overnight was centrifuged at 30,000 rpm for 20 minutes and decanted. The resulting black powder was charged with 500 mL of deionized water, stirred and redispersed, then centrifuged at 30,000 rpm for 20 minutes and decanted. The obtained black powder was allowed to stand overnight and dried, followed by vacuum drying at 40 ° C. for 4 hours to obtain a carbon black having a polymerizable group.

−グラフト重合−
次に、1Lのガラス製の反応容器に重合性基を有するカーボンブラック50g、トルエン100mL、2−エチルヘキシルメタクリレート100mL、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.65gを投入した。次に、250rpmで攪拌しながら、20分間窒素置換し、1時間程度で70℃まで加熱した後、7時間攪拌し、室温まで冷却した。更に、テトラヒドロフラン(THF)500mLを投入して攪拌したものを、3Lのメタノール中に再沈させ、吸引濾過した。得られた残渣にテトラヒドロフラン(THF)1.5Lを投入して攪拌し、再分散させた後、10℃に冷却し、30000rpmで20分間遠心分離し、デカンテーションする操作を計3回繰り返した。更に、一夜間放置し、70℃で4時間真空乾燥し、グラフトカーボンブラックG0が得られた。
得られたグラフトカーボンブラックG0を熱質量分析すると、質量減少が10.3%であった。
-Graft polymerization-
Next, 50 g of carbon black having a polymerizable group, 100 mL of toluene, 100 mL of 2-ethylhexyl methacrylate, and 0.65 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) were charged into a 1 L glass reaction vessel. Next, while stirring at 250 rpm, the atmosphere was replaced with nitrogen for 20 minutes, heated to 70 ° C. for about 1 hour, stirred for 7 hours, and cooled to room temperature. Further, 500 mL of tetrahydrofuran (THF) was added and stirred, and then reprecipitated in 3 L of methanol and suction filtered. To the resulting residue, 1.5 L of tetrahydrofuran (THF) was added, stirred and redispersed, then cooled to 10 ° C., centrifuged at 30000 rpm for 20 minutes, and decanted three times in total. Furthermore, it was left to stand overnight and vacuum dried at 70 ° C. for 4 hours to obtain graft carbon black G0.
When the obtained graft carbon black G0 was subjected to thermal mass spectrometry, the mass reduction was 10.3%.

(実施例2)
−電気泳動分散液の作製−
1.7質量部のグラフトカーボンブラックG1、40質量部のグラフト酸化チタンT、分散剤(Solsperse 17000、アビシア社製)0.47質量部、ノニオン系界面活性剤(ソルビタントリオレート、和光純薬株式会社製)0.53質量部、及びアイソパーG(エクソンモービル社製)57.26質量部を混合し、超音波で1時間分散し、の電気泳動分散液を作製した。
(Example 2)
-Preparation of electrophoretic dispersion-
1.7 parts by weight of grafted carbon black G1, 40 parts by weight of grafted titanium oxide T, dispersant (Solsperse 17000, manufactured by Avicia) 0.47 parts by weight, nonionic surfactant (sorbitan triolate, Wako Pure Chemical Industries) 0.53 parts by mass of the company) and 57.26 parts by mass of Isopar G (manufactured by ExxonMobil) were mixed and dispersed with an ultrasonic wave for 1 hour to prepare an electrophoretic dispersion liquid.

−画像表示セルの作製−
2枚のITO電極付きガラス基板(ジオマテック社製)の間に1cmの開口を設けた厚さ50μmのポリエステルフィルムを挟むことにより設けられた空間に、マイクロシリンジを用いて、毛細管現象により前記作製した電気泳動分散液を封入した。
なお、ITO電極付きガラス基板は、ガラスの材質がソーダガラスであり、寸法が29.8±0.1mm×39.8±0.1mmであり、外周部が面取りされており、ITO電極の表面抵抗が50±10Ω/□であった。
-Fabrication of image display cell-
Fabrication by capillary action using a microsyringe in a space provided by sandwiching a 50 μm thick polyester film with an opening of 1 cm 2 between two glass substrates with ITO electrodes (Geomatec). The electrophoretic dispersion liquid was sealed.
The glass substrate with an ITO electrode is made of soda glass, the dimensions are 29.8 ± 0.1 mm × 39.8 ± 0.1 mm, the outer periphery is chamfered, and the surface of the ITO electrode The resistance was 50 ± 10Ω / □.

(比較例2)
実施例2において、グラフトカーボンブラックG1の代わりにグラフトカーボンブラックG0を用いた以外は、実施例2と同様にして、電気泳動分散液を作製した。
得られた電気泳動分散液を用いた以外は、実施例2と同様にして、比較例2の画像表示セルを作製した。
(Comparative Example 2)
In Example 2, an electrophoretic dispersion was prepared in the same manner as in Example 2 except that graft carbon black G0 was used instead of graft carbon black G1.
An image display cell of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 2 except that the obtained electrophoretic dispersion was used.

<画像表示セルの評価方法>
画像表示セルの上部のITO電極に15Vを印加すると、実施例2の黒のカーボンブラック粒子はプラスに帯電しているので下部のITO電極に速やかに移動した。白の電気泳動粒子は酸化チタン自体が若干マイナスに帯電しているのでITO電極の極性に応じて移動することはできるので、上部のITO電極から観察すれば白が観察される。次に、上部のITO電極に−15Vを印加すると、実施例の黒のカーボンブラック粒子は上部のITO電極に速やかに移動し、同様に下部から観察すれば白が観察された。
これに対し比較例2では、カーボンブラックと酸化チタンの顔料自体がそれぞれ若干プラスとマイナスに帯電しているので応答速度は遅くメモリー性はないがITO電極の極性に応じて電気泳動することは可能であった。したがって比較例2では、上部のITO電極に15Vを印加すると、黒の電気泳動粒子は下部に移動し、上部には白の電気泳動粒子が移動した。これとは逆に、上部のITO電極に−15Vを印加すると、黒の電気泳動粒子は上部に移動し、下部には白の電気泳動粒子が移動した。
この電圧の印加の切り替えを周波数0.1Hzで100回程度行ったが、安定して繰り返すことができた。また、電圧を取り去っても実施例2では、電着した状態(メモリー性)を保持していた(図9参照)。これに対し比較例2では、メモリー性が見られなかった(図10参照)。
<Evaluation method of image display cell>
When 15 V was applied to the upper ITO electrode of the image display cell, the black carbon black particles of Example 2 were positively charged and thus moved quickly to the lower ITO electrode. Since the white electrophoretic particles are slightly negatively charged with titanium oxide itself, they can move according to the polarity of the ITO electrode, so that white is observed when observed from the upper ITO electrode. Next, when −15 V was applied to the upper ITO electrode, the black carbon black particles of the example quickly moved to the upper ITO electrode. Similarly, when observed from the lower part, white was observed.
In contrast, in Comparative Example 2, the carbon black and titanium oxide pigments are slightly charged positively and negatively, respectively, so that the response speed is slow and there is no memory property, but it is possible to perform electrophoresis according to the polarity of the ITO electrode. Met. Therefore, in Comparative Example 2, when 15 V was applied to the upper ITO electrode, the black electrophoretic particles moved to the lower part, and the white electrophoretic particles moved to the upper part. On the contrary, when -15 V was applied to the upper ITO electrode, the black electrophoretic particles moved to the upper part, and the white electrophoretic particles moved to the lower part.
The voltage application was switched about 100 times at a frequency of 0.1 Hz, but could be repeated stably. Further, even when the voltage was removed, in Example 2, the electrodeposited state (memory property) was maintained (see FIG. 9). On the other hand, the memory property was not seen in the comparative example 2 (refer FIG. 10).

次に、実施例2及び比較例2の画像表示セルの反射率、コントラスト、応答速度、及び1.5時間(90分間)のメモリー性を、LCD EVALUATION SYSTEM LCD−5000(大塚電子株式会社製)を用いて測定した。なお、メモリー性の有無の判断は、90分間における白黒の反射率の変化の割合で判断した。結果を表1に示す。   Next, the LCD EVALUATION SYSTEM LCD-5000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) is used for the reflectance, contrast, response speed, and memory performance of 1.5 hours (90 minutes) of the image display cells of Example 2 and Comparative Example 2. It measured using. Note that the presence / absence of the memory property was determined by the rate of change in black and white reflectance during 90 minutes. The results are shown in Table 1.

表1の結果から、実施例2では、白反射率は40%以上、黒反射率は5%以下で、共に90分間大きく変化が無かった。この場合はメモリー性が有りと判断した。
これに対し、比較例2では、90分間の白黒反射率共に大きく変化している。この場合はメモリー性がないと判断した。
メモリー性の有無の判断基準として、原則的に、90分間の保持時間中に、白反射率が40%以上、黒反射率が5%以下であり、共に大きく変化しない場合にはメモリー性があると判断される。メモリー性がないと判断される場合は、白黒共に大きく変化する場合である。
From the results shown in Table 1, in Example 2, the white reflectance was 40% or more and the black reflectance was 5% or less, both of which were not significantly changed for 90 minutes. In this case, it was judged that there was a memory property.
On the other hand, in Comparative Example 2, both the black and white reflectance for 90 minutes are greatly changed. In this case, it was judged that there was no memory property.
As a criterion for determining whether or not there is a memory property, in principle, the white reflectance is 40% or more and the black reflectance is 5% or less during a holding time of 90 minutes. It is judged. When it is determined that there is no memory property, both black and white change greatly.

以上のように、カーボンブラックの粒子表面にシランカップリング剤を用いてカチオン性基と重合性基を化学結合し、カーボンブラック表面の重合性基からグラフト重合することにより、メモリー性に優れたカーボンブラック粒子が得られることが分かった。   As described above, carbon with excellent memory properties is obtained by chemically bonding a cationic group and a polymerizable group to the surface of the carbon black particles using a silane coupling agent and graft polymerization from the polymerizable group on the surface of the carbon black. It was found that black particles were obtained.

本発明の電気泳動粒子の製造方法により製造された電気泳動粒子は、優れたメモリー性を持続でき、高いコントラストが得られるので、ペーパーライクな各種画像表示媒体に好適に用いられる。   Since the electrophoretic particles produced by the method for producing electrophoretic particles of the present invention can maintain excellent memory properties and obtain high contrast, they are suitably used for various paper-like image display media.

図1は、シランカップリング剤と無機質表面との反応機構を表す図である。FIG. 1 is a diagram showing a reaction mechanism between a silane coupling agent and an inorganic surface. 図2は、本発明の画像表示媒体の第1実施形態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the image display medium of the present invention. 図3Aは、図2の画像表示媒体に画像を表示させる動作を説明する断面図であり、負及び正の電圧を印加した状態を示す図である。3A is a cross-sectional view illustrating an operation for displaying an image on the image display medium in FIG. 2, and is a diagram illustrating a state in which negative and positive voltages are applied. 図3Bは、図2の画像表示媒体に画像を表示させる動作を説明する断面図であり、黒色の粒子が静電引力により上方に移動する状態を示す図である。FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an operation for displaying an image on the image display medium in FIG. 2, and is a diagram illustrating a state in which black particles move upward due to electrostatic attraction. 図3Cは、図2の画像表示媒体に画像を表示させる動作を説明する断面図であり、黒色の粒子が導電層に徐々に達する状態を示す図である。FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating an operation for displaying an image on the image display medium in FIG. 2, and is a diagram illustrating a state in which black particles gradually reach the conductive layer. 図3Dは、図2の画像表示媒体に画像を表示させる動作を説明する断面図であり、黒色の粒子が導電層に付着した状態を示す図である。FIG. 3D is a cross-sectional view illustrating an operation for displaying an image on the image display medium in FIG. 2, and is a diagram illustrating a state where black particles are attached to the conductive layer. 図4は、本発明の画像表示媒体の第2実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the image display medium of the present invention. 図5は、図4のマイクロカプセルを示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the microcapsule of FIG. 図6は、本発明の画像表示媒体の第3実施形態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the image display medium of the present invention. 図7は、本発明の画像表示媒体の第4実施形態を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a fourth embodiment of the image display medium of the present invention. 図8は、本発明の画像表示装置の一例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an example of the image display device of the present invention. 図9は、実施例2のメモリー性がある状態を表したグラフである。FIG. 9 is a graph showing a state of the memory property of Example 2. 図10は、比較例2のメモリー性のない状態を表したグラフである。FIG. 10 is a graph showing a state without memory property of Comparative Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30、40 画像表示媒体
11、34 電気泳動分散液
11a 黒色の粒子
11b 白色の粒子
11c 非極性溶媒
12、13 導電層
21 マイクロカプセル
21a マイクロカプセル膜
31A、31B 透明基板
32A、32B 透明電極
33 スペーサ
50 画像表示装置
51 入力部
10, 20, 30, 40 Image display medium 11, 34 Electrophoretic dispersion liquid 11a Black particles 11b White particles 11c Nonpolar solvent 12, 13 Conductive layer 21 Microcapsule 21a Microcapsule film 31A, 31B Transparent substrate 32A, 32B Transparent Electrode 33 Spacer 50 Image display device 51 Input section

Claims (7)

カーボンブラックの表面に、重合性基を有するシランカップリング剤を用いて重合性基を付与する重合性基付与工程と、
カーボンブラックの表面に、カチオン性基を有するシランカップリング剤を用いてカチオン性基を付与するカチオン性基付与工程と、
前記重合性基からカーボンブラックの表面をグラフト重合するグラフト重合工程と、を含むことを特徴とする電気泳動粒子の製造方法。
A polymerizable group imparting step for imparting a polymerizable group to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a polymerizable group;
A cationic group imparting step of imparting a cationic group to the surface of carbon black using a silane coupling agent having a cationic group;
And a graft polymerization step of graft-polymerizing the surface of carbon black from the polymerizable group.
重合性基が、ビニル基、スチリル基、メタクリロキシ基、及びアクリロキシ基から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の電気泳動粒子の製造方法。   The method for producing electrophoretic particles according to claim 1, wherein the polymerizable group is at least one selected from a vinyl group, a styryl group, a methacryloxy group, and an acryloxy group. カチオン性基が、アミノ基である請求項1から2のいずれかに記載の電気泳動粒子の製造方法。   The method for producing electrophoretic particles according to claim 1, wherein the cationic group is an amino group. 重合性基付与工程及びカチオン性基付与工程が、重合性基とカチオン性基を共に有するシランカップリング剤を用いて行われる請求項1から3のいずれかに記載の電気泳動粒子の製造方法。   The method for producing electrophoretic particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymerizable group imparting step and the cationic group imparting step are performed using a silane coupling agent having both a polymerizable group and a cationic group. 請求項1から4のいずれかに記載の電気泳動粒子の製造方法により製造されたことを特徴とする電気泳動粒子。   Electrophoretic particles produced by the method for producing electrophoretic particles according to claim 1. 1対の電極基板と、該1対の電極基板間に、請求項5に記載の電気泳動粒子を有してなることを特徴とする画像表示媒体。   An image display medium comprising: a pair of electrode substrates; and the electrophoretic particles according to claim 5 between the pair of electrode substrates. 請求項6に記載の画像表示媒体を表示手段として用いたことを特徴とする画像表示装置。   An image display device using the image display medium according to claim 6 as display means.
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