JP2010145598A - 表示性能を向上させた二色粒子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された樹脂製の二色粒子であって、該二色粒子の略半球が導電性白色顔料を含み、地色を構成しており、該二色粒子の残りの略半球が、前記地色を除く任意の色に着色されていることを特徴とする二色粒子。
【選択図】なし
Description
このように地色略半球の誘電率が高く、半球どうしで誘電率に差がある二色粒子は、電圧を印加した際の回転性能が高い。
また、本発明の二色粒子は粒子回転型画像表示装置の表示素子として好適であり、本発明の粒子回転型画像表示装置は、一対の電極間に二色粒子を回動自在に含有する絶縁樹脂からなる粒子回転型画像表示装置であって、該二色粒子が、外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された樹脂製の二色粒子であって、該二色粒子の略半球が導電性白色顔料を含み、地色を構成しており、該二色粒子の残りの略半球が、前記地色を除く任意の色に着色されてなり、該電極間に印加する電圧によって該二色粒子が該絶縁樹脂内で回動することを特徴としている。
前記粒子回転型画像表示装置において、上記一対の電極間に印加する電圧は、好ましくは50〜300Vの範囲内にある。
示素子として有する粒子回転型画像表示装置が提供される。
[本発明の二色粒子]
本発明の二色粒子は、外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された樹脂製の二色粒子である。この二色粒子の略半球には導電性白色顔料が含有されており、この導電性白色顔料を主体成分とする白色顔料が地色を構成する。そして、この二色粒子の残りの略半球が、前記地色を除く任意の色に着色されている。
着色材を通常は1〜70重量部の範囲内の量、好ましくは2〜50重量部の範囲内の量で使用する。
色領域も、誘電性領域と同様に架橋構造が形成されていることが好ましい。
このような構成を有する本発明の二色粒子は、種々の方法により製造することができるが、通常は、本発明の二色粒子の製造方法は大きく3つのタイプに分けられる。具体的にはマイクロチャンネル法(たとえば特開2004−197083号公報参照)、滴下法(たとえば、特開2004−199022号公報参照)及び破砕法(たとえば特開2004−294628号公報参照)に大別される。以下これらの方法について説明する。
このマイクロチャンネル法では、図1に示されるように、二色に分相した着色連続相6を第1マイクロチャンネル1内で移送し、流動性媒体が流れている第2マイクロチャンネル2内に連続的又は間欠的に順次吐出させる。前記着色連続相と前記流動性媒体とは、お互いにO/WまたはW/Oの、不溶の関係にあるため、吐出された着色連続相は第2マイクロチャンネル内を流れながら、界面張力により球状粒子12’となる。そしてこの着色連続相は樹脂またはそのモノマーを含有しており、樹脂またはそのモノマーは、着色連続相が吐出されて球状化されているときにUV照射および/または加熱することにより重合硬化し、これにより、外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された樹脂製の二色粒子が完成する。
前記着色連続相は、二色に分相しており、そのどちらの相も樹脂またはそのモノマー、染料や顔料などの着色材、およびその他の任意成分を含有する。本発明の二色粒子において地色を構成する略半球となる相(地色相)には、着色材および地色を構成する略半球に導電性を付与するための導電性白色顔料が含有され、地色を除く任意の色に着色された略半球となる相(地色以外の任意の着色相)には、地色を除く任意の着色材が含有されている。前記地色相及び地色以外の任意の着色相は、これらの含有成分を混合することで得られる。
前記樹脂としてはアクリル系樹脂・スチレン系樹脂・エチレン系樹脂・塩化ビニル系樹脂・酢酸ビニル系樹脂等が挙げられ、前記モノマーとしては、前記樹脂を形成しうるものが挙げられる。
本発明に使用される主なモノマーとしては、(メタ)アクリル系モノマー、スチレン系モノマーおよびビニル系モノマーが挙げられる。
アミド基・アミノ基・ヒドロキシル基・エポキシ基・ニトリル基を分子内に有するモノマーを併用する事もできる。
トキシエチルメタクリルアミド,N−ブトキシメチルメタクリルアミド,N,N−ジメチ
ルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド,N−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド系誘導体,さらに、N-メチロール(メタ)アクリルアミド及
びジアセトンアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類,6−アミノヘキシルコハク酸イミド,2−アミノエチルコハク酸イミドが挙げられる。
ク酸のモノ及びグリシジルエステル等のジカルボン酸モノ及びアルキルグリシジルエステル,p−スチレンカルボン酸のアルキルグリシジルエステルが挙げられる。
本発明においては、このようなモノマーを1種単独又は2種以上の複数種を組合わせて使用することができる。
前記導電性白色顔料は、たとえば、白色顔料を、酸化アンチモン/二酸化スズ、酸化インジウム/二酸化スズのいずれかの導電性材料で処理して導電性を付与することにより得られ、地色を構成する略半球に導電性を付与するために使用される。前記白色顔料としては、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛が挙げられる。
導電性白色顔料の粉体抵抗率は、通常1〜100Ωcm、好ましくは1〜30Ωcmである。
上記着色材としては、無彩色染料、無彩色顔料、有彩色染料および有彩色顔料が挙げられる。
水、赤・・・VALIFAST RED 3306,Olesolol Fast RED BL,Solvent RED 8Cr(3価)5.8%含有、Permanent Carmain FBB02-JP
青・・・カヤセットブルー,Solvent Blue 35、シアニンブルー
黄色・・・VALIFAST YELLOW 4120,Oil Yellow 129,Solvent Yellow 16,Solvent Yello
w 33,Disperse Yellow 54、PV Fast Yellow H2G
レモン色・・・Piast Yellow 8005、
緑・・・Oil Green 502,Opias Green 502,Solvent Green 3、
マゼンダ・・・VALIFAST PINK 2310N,Plast RED D-54,Plast RED 8355,Plast RED 8360,Plast Vioiet 8850,Disperse Violet 28,Solvent RED 149,Solvent RED 49,Solvent RED 52,Solvent RED 218Cr(3価)4%含有、
シアン・・・VALIFAST BLUE 2610,VALIFAST BLUE 2606,Oil BLUE 650,Plast BLUE 8580,Plast BLUE 8540,Oil BLUE 5511,Solvent Blue 70 Cu4%含有、
オレンジ・・・Oil Orange 201,VALIFAST ORANGE 3210,Solvent Orange 70,カヤセッ
トオレンジG、
ブラウン・・・VALIFAST BROWN 2402,Solvent Yellow 116,Kayaset Flavine FG等を挙
げることができる。
また、例えば、クラリン系,ペリレン系,ジシアノピニル系,アゾ系,キノフタロン系,アミノピラゾール系,メチン系,ジシアノイミダゾール系,インドアニリン系,フタロシアニン系等の筆記記録液に通常使用されている染料、感熱記録紙または感温着色材として用いられるロイコ染料、さらに、ローダミンBステアレート(赤色215号),テトラク
ロルテトラブロムフルオレセン(赤色218号),テトラブロムフルオレセン(赤色223号),スダンIII(赤色225号),ジブロムフルオレセイン(橙色201号),ジヨードフルオレ
セイン(橙色206号),フルオレセイン(黄色201号),キノリンエローSS(黄色204号)
,キニザリングリーンSS(緑色202号),アズリンパープルSS(紫色201号),薬用スカーレット(赤色501号),オイルレッドXO(赤色505号),オレンジSS(橙色403号),エロ
ーAB(黄色404号),エローOB(黄色405号),スダンブルーB(青色403号)等の化粧品に使用されているタール系染料をも前記着色材として挙げることができる。
マゼンダ顔料としてピグメントレッド57:1,リオノールレッド6B−4290G,イルガライトルビン4BL,ファストゲンスーパーマゼンダRH、
シアン顔料としてリオノールブルー7027,ファストゲンブルーBB,クロモフタルブルー4GNP、
ブラック顔料としてカーボンブラック,ブラックパールズ430,ベンガラ,群青、
白色顔料として、導電性を有しないチタンホワイト、硫化亜鉛、酸化亜鉛、アルミナホワイト、炭酸カルシウム等の各種の無機・有機顔料等も使用することができる。
本発明においては、地色相および地色以外の任意の着色相に重合開始剤を含有させることが好ましい。
その他の重合開始剤として、たとえば光重合開始剤として、従来公知であるアセトフェノン類;例えば、アセトフェノン,2,2−ジエトキシアセトフェノン,p−ジメチルアミノアセトフェノン,メトキシアセトフェノン,2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン,2−ヒドロキシ−2−シクロヘキシルアセトフェノン、
またケトン類;例えば、ベンゾフェノン,2−クロロベンゾフェノン,p,p´−ジクロロベンゾフェノン,p,p´−ビスジエチルアミノベンゾフェノン,N,N´−テトラ
メチル−4,4´−ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン),4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、
また、ベンゾインエーテル類;例えば、ベンゾイン,ベンゾインメチルエーテル,ベンゾインエチルエーテル,ベンゾインイソプロピルエーテル,ベンゾインイソブチルエーテル,ベンジルメチルケタール,ベンゾイルベンゾエート,α−アシロキシムエステル,チオキサンソン類を挙げることができる。
オキシネオデカネート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートが挙げられる。
ゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル,ジメチル−2,2´−アゾビスイソブチレートが挙げられる。
本発明においては、地色相および地色以外の任意の着色相に2官能性以上の多官能性モノマーを配合して前掲の本発明に使用される主なモノマーまたはその他のモノマーと反応させてもよい。
上記着色連続相(すなわち地色相および地色以外の任意の着色相)に含有されるその他の任意成分としては、UV増感剤、帯電制御剤、顔料分散剤、熱安定剤、導電剤、防腐剤、表面張力調整剤、消泡剤、防錆剤、酸化防止剤、近赤外吸収剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、蛍光増白剤等が挙げられる。
マイクロチャンネル法において用いられる流動性媒体は、前述のように前記着色連続相とO/WまたはW/Oの関係にある、換言すれば流動性媒体に着色連続相を溶解させず、また着色連続相が球状になるために、この流動性媒体中で着色連続相が自由に変形できる媒体である。
本発明の二色粒子を形成する方法の一例であるマイクロチャンネル法においては、図1に示されるように、二色に分相した着色連続相6を第1マイクロチャンネル1内で移送し、流動性媒体が流れている第2マイクロチャンネル2内に連続的又は間欠的に順次吐出させる。前記着色連続相と前記流動性媒体とは、お互いにO/WまたはW/O状態を形成して存在するという、不溶の関係にあるため、吐出された着色連続相は第2マイクロチャンネル内を流れながら、界面張力により球状粒子12’となる。そしてこの着色連続相は樹脂またはそのモノマーを含有しており、樹脂またはそのモノマーは、着色連続相が吐出されて球状化されているときにUV照射および/または加熱することにより重合して硬化することにより、通常は樹脂の硬化体を形成し、外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された二色粒子が製成する。
l/hrの流速で、好ましくは0.01〜5ml/hrの流速とし、適宜移送又は第2マイクロチャンネル内へ吐出させることができる。
の加熱温度は、通常60〜100℃の温度で、加熱時間は20〜120分である。
なお、第1マイクロチャンネル1内に二色相[6a/6b]なる着色連続相6を移送するために、第1マイクロチャンネルの液流入端口に、例えば、図2(a)に図示する方式で二色相[6a/6b]を供給させる。図2(a)に図示するように、第1マイクロチャンネル1の液流入端口に、第3マイクロチャンネル3と第4マイクロチャンネル4とをV字型を形成するように接合させる。この第3及び第4マイクロチャンネルから地色相および地色以外の任意の着色相である6a及び6bを第1マイクロチャンネル1へ供給して、第1マイクロチャンネル1内に二色相[6a/6b]の着色連続相6を形成させる。この図2(a)に図示する方式においては、V字型を形成する第3マイクロチャンネル3及び第4マイクロチャンネル4は、好ましくは、第1マイクロチャンネル1と同一平面上になるように設ける。また、この接合部位におけるV字型を形成する交角θ5=90±80°、好ましくは交角θ5=90±60°である。
先端口(液流出端口)において、両サイド・マイクロチャンネル5aと5bから供給される流動性媒体7によって、もぎ取られるように第2マイクロチャンネル2内に吐出され、着色連続相6の球状化物12’が形成される。
液滴法では、地色の第1の液滴と、地色以外の任意の色相を有する第2の液滴とを、空気中または液中で接触させて一つの液滴とし、反応液に接触させ、瞬時に固めることによって本発明の二色粒子を製造する。
まず、空気中で液滴とする方法について説明する。前記第1および第2の液滴は、それぞれの含有成分からなる液体(第1の液体および第2の液体)を、たとえばスプレーノズル、インクジェットノズルで噴出することにより、形成することができる。
前記反応液としては、たとえばセバコイルクロライドなどの酸クロライド、TDIなどのイソシアネート、塩化カルシウムなどの多価カチオン、硼砂、塩酸などの酸が挙げられる。これらは、形成した第1および第2の液滴の成分により適宜選択される。
上記のように、たとえばインクジェットノズルで噴出することにより作成された第1および第2の液滴は空気中で接触して一つの液滴となり、該液滴が落下する場所に前記反応
液を用意しておけば、液滴は反応液に接触して瞬時に硬化する。このようにして本発明の二色粒子が製造される。
破砕法では、熱可塑性樹脂地色組成物(A)からなる層と、地色以外の任意の色に着色した熱可塑性樹脂着色組成物(B)とからなる積層体(C)を、積層面と略垂直方向への点状の打撃により破砕して破砕片を得て、この破砕片を加熱することにより、本発明の二色粒子を製造する。破砕法では、前記破砕片が加熱により球形に変形する必要があるので、二色粒子を構成する樹脂となる樹脂は、熱可塑性樹脂である必要がある。
具体的には、例えば、ロジン、ロジンのペンタエリスリトールエステル、ダンマルなどの天然樹脂;前記マイクロチャンネル法にて使用することができるアクリル系モノマーを(共)重合させて得られるアクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリスチレン、マレイン酸樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、熱可塑性ポリウレタンなどの合成樹脂が使用できる。
積層体(C)を作成する方法としては、例えば、基体上に熱可塑性樹脂地色組成物(A)を含有する塗料(A1)を塗工して乾燥させた後、熱可塑性樹脂着色組成物(B)を含有する塗料(B1)を積層塗工し、乾燥後、基体から剥離する積層塗工法、基体上に塗料(A1)を噴霧して乾燥させた後、塗料(B1)を噴霧し、乾燥後基体から剥離する方法、あるいは熱可塑性樹脂地色組成物(A)と熱可塑性樹脂着色組成物(B)とを重ねた板状物やインゴットを加熱ローラーなどにより展延する方法などが挙げられる。
破砕法では、上記の積層体(C)を、積層面と略垂直方向への点状の打撃により破砕して破砕片を得て、この破砕片を加熱する。
前記の打撃子により、積層体(C)に対して、積層面と略垂直方向への点状の打撃を与えて破砕し、得られた破砕片を加熱する。より具体的には、破砕片を熱風などにより、熱可塑性樹脂地色組成物(A)、あるいは熱可塑性樹脂着色組成物(B)に含まれる熱可塑性樹脂のうち、融解開始温度の高い熱可塑性樹脂の融解開始温度以上に加熱して溶融させる。破砕片は熱可塑性樹脂の界面張力により真球状に球形化し、球形化した破砕片を冷却することにより二色粒子が得られる。
例えば上述の方法により製造される本発明の二色粒子は、樹脂からなり、外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分されており、該二色粒子の略半球が導電性白色顔料を含み、地色を構成しており、該二色粒子の残りの略半球が、前記地色を除く任意の色に着色されている。
マイクロチャンネル法を採用する場合には、吐出量の制限、ノズルの制限、樹脂粘度の制限などにより、得られる二色粒子の平均粒子径は小さくなる。
上述したように、本発明の二色粒子は電圧を印加した際の回転性能に優れるため、粒子回転型画像表示装置の表示素子として好適である。
(1)本発明の二色粒子を分散させた熱硬化性樹脂組成物を調製する工程。
(2)該熱硬化性樹脂組成物を基材に塗布した後熱硬化させることにより、前記二色粒子が分散した絶縁性透明樹脂シートを作製する工程。
(3)該絶縁透明樹脂シートを絶縁性液体中に浸漬することにより、該シートを膨潤させ、内部に分散している二色粒子を包むように絶縁性液体の液胞を形成させた表示部材を作製する工程。
(4)該表示部材の両面に電極部材を積層する工程。
例として挙げることができる。
加することにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化体中の絶縁性液体中に浮遊している二色粒子を回転させることができる。
本発明の地色略半球は導電性白色顔料を含んでいる。そのため地色略半球部分の方が任意着色略半球よりも比重が重くなる傾向がある。
[反応性溶液A−1の調製]
樹脂を形成するモノマーとして、メチルメタクリレート(MMA)20重量部および、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)80重量部に、着色材としてチタンホワイト(石原産業(株)製;CR−50−2)30重量部及び導電性チタン(石原産業(株)製;ET−500W)5重量部をボールミルを用いて分散させ、帯電制御剤として、4級アンモニウム塩(ベンジルトリブチルアンモニウム−4−ヒドロキシナフタレン−1−スルフォネート)0.5重量部を溶解させ、熱重合開始剤としてヘキシルパーオキシネオデカネート5重量部を溶解させ、着色連続相用反応性溶液A−1を得た。
、二酸化スズおよび五酸化アンチモンで被覆したものであり、導電性白色顔料において、二酸化チタンの重量は83%、二酸化スズの重量は10%、五酸化アンチモンの重量は4%、導電性白色顔料の粒子径は0.2〜0.3μm、9,8MPaの圧力における粉体抵抗率は2〜5Ωcmである。粉体抵抗率は、導電性白色顔料の粉末を9.8MPaにて加圧成形して試料片を作成し、加圧した状態で試料片の上下間の抵抗値を測定し、同時に試験片の厚みを測定し、測定された抵抗値及び試験片の厚さ及び断面積から体積低効率を算出した。
樹脂を形成するモノマーとして、MMA20重量部および、TMPTA80重量部に、着色材としてシアニンブルー(大日精化工業(株)製)6重量部をボールミルを用いて分散させ、帯電制御剤として、サリチル酸系金属錯体(オリエント化学工業(株)製:BONTRON E―84)1重量部を溶解させ、熱重合開始剤としてヘキシルパーオキシネオデカネート5重量部を溶解させ、着色連続相用反応性溶液A−2を得た。
次に、イオン交換水100重量部に88%ケン化ポリビニルアルコール1重量部を溶解させ、これを水性の流動性媒体Bとした。
得られた二色粒子の表示性能の確認は、以下のようにして行った。
<粒子回転性能の評価>
前記電子ペーパーに、電極間に100Vの電位差が生じるように電圧の印加をおこない、二色粒子の向きを統一した。電極間の電圧の印加方法を正負反転させることによって、二色粒子を反転させた。この際の二色粒子の反転の様子を確認し、反転している粒子数(200個中)を数えた。150〜200個反転したものを○、0〜150個反転したものを×として下記表1に示す。確認サイズは約1mm角内。N=5における平均値にて評価を行った。
前記電子ペーパーに、電極間に100Vの電位差が生じるように電圧の印加を行い、二色粒子の向きを統一した。電極間の電圧の印加方法を正負反転させることによって、二色粒子を反転させた。その際、回転している粒子が確認できなくなるまでの時間を計測した。確認サイズは約1mm角内とし、N=5における平均値にて評価を行った。
前記電子ペーパーに、電極間に100Vの電位差を生じるように電圧を印加し、電極間の電圧の印加方法を正負反転させることによって、二色粒子を反転させた。それにより二色粒子が単一方向の向きに並んだ際の色差の測定を行った。測定には(有)東京電色製TC−8600Aを用いた。結果を下記表1に示す。
着色連続相用反応性溶液A−1およびA−2の組成を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして二色粒子および電子ペーパーを作成し、実施例1と同様に粒子回転性能および粒子応答性能の評価ならびに色差の評価を行った。結果を表1に示す。なお、粒子応答性能の評価は実施例1および比較例1のみについて行った。その結果、実施例1の二色粒子が反転するのに要した時間は、比較例1の二色粒子が反転するのに要した時間の3分の1であった。つまり実施例1の二色粒子の反転速度は、比較例1の二色粒子の反転速度の3倍であった。
IBXA・・・イソボルニルアクリレート
EGDMA・・・エチレングリコールジメタクリレート
CR−50−2・・・石原産業(株)製のチタンホワイト
PV Fast Yellow H2G・・・クラリアントジャパン(株)製の黄色着色材
R−980・・・石原産業(株)製のチタンホワイト
ET−500W・・・石原産業(株)製の導電性白色顔料
導電性酸化亜鉛・・・ハクスイテック(株)製
シアニンブルー・・・大日精化工業(株)製:4920
Permanent Carmain FBB02-JP・・・クラリアントジャパン(株)製の赤色着色材
1,9−ND−A…1,9ノナンジオールジアクリレート
BMA…ブチルメタクリレート
NPA…ネオペンチルグリコールジアクリレート
BEPGA…2ブチル−2エチル−1,3プロパンジオールジアクリレート
CR−58…石原産業(株)製のチタンホワイト
KA−20…チタン工業(株)製のチタンホワイト
2 第2マイクロチャンネル
3 第3マイクロチャンネル
4 第4マイクロチャンネル
5a,5b サイド・マイクロチャンネル
6 着色連続相
7 流動性媒体
8 第3マイクロチャンネル
10 着色連続相の吐出物
11’ 球状化しつつある吐出物
12’ 二色粒子
Claims (8)
- 外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された樹脂製の二色粒子であって、
該二色粒子の略半球が導電性白色顔料を含み、地色を構成しており、
該二色粒子の残りの略半球が、前記地色を除く任意の色に着色されていることを特徴とする二色粒子。 - 上記二色粒子の地色を構成する略半球に含まれる導電性白色顔料が、白色顔料を、酸化アンチモン/二酸化スズ、酸化インジウム/二酸化スズよりなる群から選ばれる導電性材料で処理して導電性を付与してなるものであることを特徴とする請求項第1項記載の二色粒子。
- 上記二色粒子の地色を構成する略半球に配合される導電性白色顔料の粉体抵抗率が、1〜100Ωcmの範囲内にあることを特徴とする請求項第1項記載の二色粒子。
- 上記地色を除く任意の色に着色された略半球が、有彩色染料あるいは有彩色顔料を含有することを特徴とする請求項第1項記載の二色粒子。
- 上記二色粒子の平均粒子径が、体積基準で表わして30〜200μmの範囲内にあるこ
とを特徴とする請求項第1項記載の二色粒子。 - 一対の電極間に二色粒子を回動自在に含有する絶縁樹脂からなる粒子回転型画像表示装置であって、
該二色粒子が、外観上、個々の球状粒子が異なる色に略二分された樹脂製の二色粒子であって、
該二色粒子の略半球が導電性白色顔料を含み、地色を構成しており、
該二色粒子の残りの略半球が、前記地色を除く任意の色に着色されてなり、
該電極間に印加する電圧によって該二色粒子が該絶縁樹脂内で回動することを特徴とする粒子回転型画像表示装置。 - 上記絶縁樹脂中に含浸された絶縁性液体中に、上記二色粒子が回動自在に浮遊していることを特徴とする請求項第6項記載の粒子回転型画像表示装置。
- 上記一対の電極間に印加する電圧が、50〜300Vの範囲内にあることを特徴とする請求項第6項記載の粒子回転型画像表示装置。
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