JP2013156382A - 電気泳動粒子、電気泳動粒子の製造方法、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気泳動分散液中において優れた分散能および移動能の双方を発揮し得る電気泳動粒子、かかる機能を発揮し得る電気泳動粒子を製造することができる電気泳動粒子の製造方法、かかる電気泳動粒子を用いた信頼性の高い、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の電気泳動粒子１は、母粒子２と、この母粒子２の少なくとも一部を覆う被覆層３とを含み、この被覆層３は、ポリマー３３と、母粒子２の表面に結合した非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤３４とを含み、ポリマー３３は、母粒子２の表面に結合した重合性基を有するシランカップリング剤３１と、前記重合性基を起点として、モノマーが重合した重合部３２とを備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気泳動粒子、電気泳動粒子の製造方法、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器に関するものである。

一般に、液体中に微粒子を分散させた分散系に電界を作用させると、微粒子は、クーロン力により液体中で移動（泳動）することが知られている。この現象を電気泳動といい、近年、この電気泳動を利用して、所望の情報（画像）を表示させるようにした電気泳動表示装置が新たな表示装置として注目を集めている。
この電気泳動表示装置は、電圧の印加を停止した状態での表示メモリー性や広視野角性を有することや、低消費電力で高コントラストの表示が可能であること等の特徴を備えている。
また、電気泳動表示装置は、非発光型デバイスであることから、ブラウン管のような発光型の表示デバイスに比べて、目に優しいという特徴も有している。

このような電気泳動表示装置には、電気泳動粒子を溶媒中に分散させたものを、電極を有する一対の基板間に配置される電気泳動分散液として備えるものが知られている。
かかる構成の電気泳動分散液では、電気泳動粒子として、正帯電性のものと、負帯電性のものとを含むものが用いられ、これにより、一対の基板（電極）間に電圧を印加することで、所望の情報（画像）を表示させることができるようになる（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、正帯電性の電気泳動粒子は、例えば、以下のようにして製造される。
すなわち、まず、ｐＨ＞７の金属粒酸化物で表面をコート処理することにより被覆層が形成された基材粒子を用意する。その後、基材粒子の表面を、各種方法を用いてグラフト処理を施すことにより、その表面に高分子が結合した、正帯電性の電気泳動粒子が製造される。
また、負帯電性の電気泳動粒子は、正帯電性の電気泳動粒子の製造方法において、ｐＨ＞７の金属粒酸化物に代えてｐＨ＜７の金属粒酸化物を用いて被覆層が形成された基材粒子を得ることで製造することができる。

しかしながら、かかる方法を用いることで得られた電気泳動粒子は、正帯電性および負帯電性のもの何れであっても、その帯電量は、その表面に結合する高分子の結合密度およびその分子量等に依存する傾向があった。
すなわち、高分子の結合密度が高くなると、電気泳動粒子の帯電率が低くなり、これに対して、高分子の結合密度が低くなると、電気泳動粒子の帯電率が高くなる傾向があった。
したがって、電気泳動粒子の電気泳動分散液中における分散性を考慮して、高分子の結合密度を高くすると、電気泳動粒子の帯電率が低くなり、一対の電極間に電圧を印加した際の電気泳動粒子の電気泳動分散液中における移動能が低くなるという問題が生じる。

特開２００７−１９２９４５号公報

本発明の目的の一つは、電気泳動分散液中において優れた分散能および移動能の双方を発揮し得る電気泳動粒子、かかる機能を発揮し得る電気泳動粒子を製造することができる電気泳動粒子の製造方法、かかる電気泳動粒子を用いた信頼性の高い、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電気泳動粒子は、母粒子と、
前記母粒子の少なくとも一部を覆う被覆層とを含み、
前記被覆層は、前記母粒子の表面に結合した重合性基を有するシランカップリング剤と、前記重合性基を起点として、モノマーが重合した重合部とを備えるポリマーと、
前記母粒子の表面に結合した非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤とを含むことを特徴とする電気泳動粒子。
これにより、電気泳動分散液中において優れた分散能および移動能の双方を発揮する電気泳動粒子とすることができる。

本発明の電気泳動粒子では、前記被覆層は、当該電気泳動粒子における重量占有率が３重量％以上、３０重量％以下であることが好ましい。
これにより、電気泳動粒子が被覆層を備えるものとすることによる効果がより確実に発揮されることとなるため、電気泳動粒子は、電気泳動分散液中において、優れた分散能および移動能の双方をより確実に発揮するものとなる。

本発明の電気泳動粒子では、前記モノマーは、疎水性を示すものであることが好ましい。
これにより、分散媒中における電気泳動粒子の分散性を向上させることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記モノマーは、側鎖としてアルキル基を備えるものであることが好ましい。
これにより、モノマーを、確実に疎水性を示すものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記アルキル基は、直鎖状をなすものであることが好ましい。
これにより、被覆層は優れた疎水性を示すため、分散媒中における電気泳動粒子の分散性をより向上させることができる。

本発明の電気泳動粒子では、前記モノマーは、下記一般式（１）で表されるものであることが好ましい。

（一般式（１）中、ｎは１以上の整数を表す。）
これにより、被覆層は優れた疎水性を示すため、分散媒中における電気泳動粒子の分散性をより向上させることができる。

本発明の電気泳動粒子では、前記非イオン性帯電基は、正に帯電するものであることが好ましい。
これにより、電気泳動分散液中において、優れた移動能を有するものとなる。
本発明の電気泳動粒子では、前記非イオン性帯電基は、負に帯電するものであることが好ましい。
これにより、電気泳動分散液中において、優れた移動能を有するものとなる。

本発明の電気泳動粒子の製造方法は、母粒子と、前記母粒子の少なくとも一部を覆う被覆層とを含む電気泳動粒子の製造方法であって、
前記母粒子を用意し、該母粒子の表面に、重合性基を有するシランカップリング剤と、非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤とを結合させる第１の工程と、
前記重合性基を起点として、モノマーを重合させて重合部を形成してポリマーを得ることにより、前記母粒子の表面に被覆層を形成する第２の工程とを有することを特徴とする。
これにより、電気泳動分散液中において優れた分散能および移動能の双方を発揮する電気泳動粒子を製造することができる。

本発明の電気泳動分散液は、本発明の電気泳動粒子または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を含有することを特徴とする。
これにより、優れた分散能および移動能の双方を発揮する電気泳動粒子を備える電気泳動分散液とすることができる。
本発明の電気泳動シートは、基板と、
前記基板の上方に配置され、各々が本発明の電気泳動分散液を内包する複数の構造体とを含むことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電気泳動シートが得られる。
本発明の電気泳動装置は、本発明の電気泳動シートを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電気泳動装置が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電気泳動装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の電気泳動粒子の第１実施形態を示す縦断面図である。 図１に示す電気泳動粒子の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の電気泳動粒子の第２実施形態を示す縦断面図である。 電気泳動表示装置の実施形態の縦断面を模式的に示す図である。 図４に示す電気泳動表示装置の作動原理を示す模式図である。 本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。 本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。

以下、本発明の電気泳動粒子、電気泳動粒子の製造方法、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜電気泳動粒子＞
＜＜第１実施形態＞＞
まず、本発明の電気泳動粒子の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の電気泳動粒子の第１実施形態を示す縦断面図である。
電気泳動粒子１は、母粒子２と、母粒子２の表面に設けられた被覆層３とを有しており、本実施形態では、正に帯電した電気泳動粒子（正電気泳動粒子）を示している。

母粒子２には、例えば、顔料粒子、樹脂粒子またはこれらの複合粒子のうちの少なくとも１種が好適に用いられる。これらの粒子は、製造が容易である。
顔料粒子を構成する顔料としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、三酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫化亜鉛、亜鉛華、二酸化珪素等の白色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、樹脂粒子を構成する樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン、ポリエステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料で被覆することでコート処理されたもの、樹脂粒子の表面を顔料で被覆することでコート処理されたもの、顔料と樹脂材料とを適当な組成比で混合した混合物で構成される粒子等が挙げられる。
なお、母粒子２として用いる顔料粒子、樹脂粒子および複合粒子の種類を適宜選択することにより、電気泳動粒子１の色を所望のものに設定することができる。

母粒子２は、その表面の少なくとも一部（図示の構成では、ほぼ全体）が被覆層３により被覆されている。
本発明では、被覆層３は、ポリマー３３と、母粒子２の表面に結合した非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４とを含み、さらに、ポリマー３３は、母粒子２の表面に結合した重合性基を有するシランカップリング剤３１と、この重合性基を起点として、モノマーが重合した重合部３２とを備える構成となっている。
かかる構成とすることで、電気泳動粒子１は、後述する電気泳動分散液中において、優れた分散能および移動能の双方を有するものとなる。

ポリマー３３は、上記のように、母粒子２の表面に結合した重合性基を有するシランカップリング剤３１と、この重合性基を起点として、モノマーが重合した重合部３２とを備えている。
重合部３２は、疎水性を示すモノマーが重合したものであり、後述する分散媒中における電気泳動粒子１の分散性を向上させるための機能を有するものである。

モノマーは、疎水性を示すものであれは如何なる構成を有するものであっても良いが、その側鎖に疎水性基を有するものであるのが好ましい。これにより、モノマーを、確実に疎水性を示すものとすることができる。
また、疎水性基としては、特に限定されず、アルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた基等が挙げられるが、中でも、アルキル基であるのが好ましく、さらに、炭素数が６以上、２４以下のアルキル基であるのがより好ましく、８以上、１８以下のアルキル基であるのがさらに好ましい。これにより、被覆層３は優れた疎水性を示すため、分散媒中における電気泳動粒子１の分散性をより向上させることができる。

また、アルキル基は、分岐状をなす分岐アルキル基であってもよいが、直鎖状をなす直鎖アルキル基であるのが好ましい。これにより、隣接する疎水性基同士間で生じる立体障害が低減することとなるため、かかる点からも、分散媒中における電気泳動粒子１の分散性をより向上させることができる。
また、モノマーが有する重合基としては、例えば、ビニル基、スチリル基、（メタ）アクリロイル基のような炭素−炭素２重結合を含むもの、ノルボルニル基、エポキシ基、オキセタニル基等の開環反応を生起するもの等が挙げられるが、比較的重合活性が高く、安価という点等では、スチリル基や（メタ）アクリロイル基を含むモノマーを用いることが好ましい。
以上のようなモノマーの具体例には、例えば、下記一般式（１）で表されるものが挙げられる。

（式中、ｎは１以上の整数を表す。）

また、上述したモノマーが重合することにより重合部３２が形成されることから、このモノマーに由来する構成単位の数を設定することにより、重合部３２が示す疎水性の程度を所望のものに設定することができる。具体的には、前記構成単位の数は、３００以上とするのが好ましく、６００以上とするのがより好ましい。これにより、重合部３２、ひいては電気泳動粒子１は、優れた疎水性を発揮するものとなる。

重合性基を有するシランカップリング剤３１は、母粒子２の表面に結合するとともに、この重合性基を起点として重合した重合部３２に結合している。
すなわち、重合性基を有するシランカップリング剤３１は、母粒子２と、重合部３２とを接続（連結）する接続部として機能する。
シランカップリング剤３１が有する重合性基としては、例えば、ビニル基、スチリル基、（メタ）アクリロイル基のような炭素−炭素２重結合を含むもの等が挙げられる。
したがって、重合性基としてビニル基を有するシランカップリング剤３１としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。

また、重合性基としてスチリル基を有するシランカップリング剤３１としては、ｐ−スチリルトリメトキシシラン等が挙げられる。
さらに、重合性基として（メタ）アクリロイル基を有するシランカップリング剤３１としては、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

また、重合性基を有するシランカップリング剤３１は、重合性基の他に、さらに、正（プラス）に帯電する非イオン性帯電基Ｘを有するものであってもよい。これにより、ポリマー３３を、後述する非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４としての機能を併せ持つものとすることができる。
このような重合性基と非イオン性帯電基Ｘとを併せ持つシランカップリング剤３１としては、例えば、Ｎ−（３−アクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｏ−（メタクリロキシエチル）−Ｎ−（トリエトキシシリルプロピル）ウレタン、Ｎ−（３−メタクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）−３−アミノプロピルトリエトキシシランのようなアミノ基と（メタ）アクリロイル基とを有するもの、３−（Ｎ−スチリルメチル−２−アミノエチルアミノ）−プロピルトリメトキシシランのようなアミノ基とスチリル基とを有するものＮ−アリル−アザ−２−２−ジメトキシシラシクロペンタンのようなアミノ基とビニル基とを有するもの等が挙げられる。

シランカップリング剤３４は、本実施形態では、正（プラス）に帯電する非イオン性帯電基Ｘを有し、母粒子２の表面に結合することで、電気泳動粒子１を正に帯電したものとするためのものである。このようなシランカップリング剤３４が被覆層３に含まれる構成とすることで、電気泳動粒子１を、後述する電気泳動分散液中において、優れた移動能を有するものとすることができる。

シランカップリング剤３４が有する正（プラス）に帯電する非イオン性帯電基Ｘとしては、例えば、アミノ基および水酸基等が挙げられる。
したがって、正に帯電する非イオン性帯電基Ｘとしてアミノ基を有するシランカップリング剤３４としては、具体的には、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランアミノフェニルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリス（メトキシエトキシエトキシ）シラン、３−アミノプロピルジイソプロピルエトキシシラン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、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ｎ−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジエチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ，Ｎ−ジデシル−Ｎ−メチル−Ｎ−（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウム、ビス（トリエトキシシリルプロピル）アミンおよびＮ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４，５−ジヒドロイミダゾール等が挙げられる。
また、正に帯電する非イオン性帯電基Ｘとして水酸基を有するシランカップリング剤３４としては、例えば、ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）グルコンアミド等が挙げられる。

以上のようなポリマー３３とシランカップリング剤３４とを含む被覆層３は、電気泳動粒子１における重量占有率が３重量％以上、３０重量％以下であるのが好ましく、５重量％以上、２０重量％以下であるのがより好ましく、７重量％以上、１５重量％以下であるのがさらに好ましい。これにより、電気泳動粒子１が被覆層３を備えるものとすることによる効果がより確実に発揮されることとなるため、電気泳動粒子１は、後述する電気泳動分散液中において、優れた分散能および移動能の双方をより確実に発揮するものとなる。

以上のような電気泳動粒子１は、例えば、次のようにして製造することができる。
以下、電気泳動粒子１の製造方法について説明する。
図２は、図１に示す電気泳動粒子の製造方法を説明するための模式図である。
電気泳動粒子１の製造方法は、母粒子２を用意し、この母粒子２の表面に、重合性基を有するシランカップリング剤３１と、非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４とを結合させる第１の工程と、前記重合性基を起点として、モノマーを重合させて重合部３２を形成してポリマー３３を得ることにより、母粒子２の表面に被覆層３を形成する第２の工程とを有している。

以下、各工程について詳述する。
［１］ まず、母粒子２を用意し、図２（ａ）に示すように、この母粒子２の表面に、重合性基を有するシランカップリング剤３１と、非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４とを結合させる（第１の工程）。
本工程は、例えば、重合性基を有するシランカップリング剤３１と、非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４とを含む溶液を調製し、この溶液に母粒子２の表面を接触させることにより行うことができる。

なお、母粒子２の表面に、溶液を接触させる方法としては、例えば、Ｉ：溶液中に母粒子２を浸漬する方法（浸漬法）、II：母粒子２の表面に溶液を塗布する方法（塗布法）、III：母粒子２の表面に前記溶液をシャワー状に供給する方法（噴霧法）等が挙げられる。
また、上記の溶液を調製するための溶媒としては、テトラヒドロフランやジクロロメタンの他、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、酢酸エチル、エーテル、塩化メチレン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、浸漬法を用いる場合、上記溶液に対して、必要に応じて、超音波を所定時間照射してもよい。これにより、溶液中における母粒子２の分散性が向上するため、母粒子２の表面に、重合性基を有するシランカップリング剤３１と、非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４とをより高密度に結合させることができる。

なお、溶液中における重合性基を有するシランカップリング剤３１と、非イオン性帯電基Ｘを有するシランカップリング剤３４との混合比は、電気泳動粒子１に付与すべき正の帯電量に応じて設定するようにする。すなわち、シランカップリング剤３１、３４の混合比を設定することにより、電気泳動粒子１に付与される正の帯電量を制御することができる。
また、母粒子２の表面に結合するシランカップリング剤の量は、一般的に下記式（２）で表わされることから、この関係が満足されるように、溶液中におけるシランカップリング剤３１、３４の濃度を設定するようにする。
（13×10^-20）×（6.02×10²³）/（シランカップリング剤の分子量）［mm^２／ｇ］
…（２）

［２］ 次に、図２（ｂ）に示すように、シランカップリング剤３１が有する重合性基を起点として、モノマーを重合させて重合部３２を形成してポリマー３３を得る（第２の工程）。
重合部３２は、重合性基を基点として、モノマーを、例えば、リビング重合によって重合させて、モノマーに由来する重合体を合成することにより得ることができる。

このリビング重合は、重合性基を有するシランカップリング剤３１が結合する母粒子２の表面に、モノマーと触媒とを含有する溶液を接触させること等により行うことができる。
触媒としては、重合部３２の生長過程において、生長末端を重合性基とすることができるもの、またはルイス酸性度が比較的低いもの用いられる。かかる触媒としては、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｒｕ、ＭｏおよびＮｂ等の遷移金属のハロゲン化物、銅フタロシアニン等の有機基が配位子として配位した遷移金属錯体等が挙げられるが、中でも、遷移金属のハロゲン化物を主成分とするものが好ましい。

また、前記溶液を調製するための溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノールのようなアルコール類、ヘキサン、オクタン、ベンゼン、トルエン及びキシレン等の炭化水素類、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等のエーテル類、クロロベンゼン、ｏ-ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素類等が挙げられ、これらを単独または混合溶媒として用いることができる。

この溶液を、重合性基を有するシランカップリング剤３１が連結する母粒子２の表面に接触させると、重合性基とモノマーが有する重合基との間に重合反応が生じる。また、重合部３２の生長過程において、生長末端が常に重合性基となり、この重合性基とモノマーの重合基との間に、さらに重合反応が生じてポリマー（重合体）３３が合成される（生成する）。

ここで、リビング重合では、重合体の生長過程において、生長末端が常に重合活性を有するため、モノマーが消費され、重合反応が停止した後、新たにモノマーを加えると重合反応がさらに進行する。
したがって、反応系に供給するモノマーの量、反応時間や触媒量を所望の重合度に応じて調整した結果、合成されるポリマー３３が有するモノマーに由来する構成単位の数を精度よく制御することができる。
また、重合度の分布の揃ったポリマー３３を得ることができるので、形成される被覆層３の膜厚を比較的均一なものとすることができる。

このようなことから、所望の疎水性を示すポリマー３３を、電気泳動粒子１毎のバラツキを抑えつつ、簡易な工程で形成することができる。その結果、電気泳動粒子１は、後述する電気泳動分散液中において、優れた分散能を有するものとなる。
また、前記溶液（反応液）は、重合反応を開始する前に、脱酸素処理を行っておくのが好ましい。脱酸素処理としては、例えば、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスによる真空脱気後の置換やパージ処理等が挙げられる。

また、重合反応に際して、前記溶液の温度を所定の温度（モノマーおよび触媒が活性化する温度）まで加熱（加温）することにより、モノマーの重合反応をより迅速かつ確実に行うことができる。
この加熱の温度は、触媒の種類等によっても若干異なり、特に限定されないが、３０〜１００℃程度であるのが好ましい。また、加熱の時間（反応時間）は、加熱の温度を前記範囲とする場合、１０〜２０時間程度であるのが好ましい。

以上のようにして、母粒子２が被覆層３で被覆された電気泳動粒子１が製造される。
このような電気泳動粒子１は、被覆層３が有するポリマー３３の作用により、優れた疎水性を有するものとなるため、後述する電気泳動分散液中において、優れた分散能を有するものとなる。さらに、被覆層３が有するシランカップリング剤３４の作用により、正に帯電する非イオン性帯電基Ｘを有するものとなるため、後述する電気泳動分散液中において、優れた移動能を有するものとなる。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の電気泳動粒子の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の電気泳動粒子の第２実施形態を示す縦断面図である。
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

第２実施形態では、シランカップリング剤３４の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、シランカップリング剤３４は、正（プラス）に帯電する非イオン性帯電基Ｘに代えて、負（マイナス）に帯電する非イオン性帯電基Ｙを有している。
これにより、電気泳動粒子１は、本実施形態では、負に帯電した電気泳動粒子（正電気泳動粒子）を示すこととなる。

シランカップリング剤３４が有する負に帯電する非イオン性帯電基Ｙとしては、例えば、スルホニル基、ハロゲン基およびイソシアネート基等が挙げられる。
したがって、負に帯電する非イオン性帯電基Ｙとしてスルホニル基を有するシランカップリング剤３４としては、具体的には、３−（トリヒドロキシシリル）−１−プロパンスルホン酸、２−（４−クロロスルホニルフェニル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。

また、負に帯電する非イオン性帯電基Ｙとしてハロゲン基を有するシランカップリング剤３４としては、例えば、（（クロロメチル）フェニルエチル）トリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、７−ブロモヘプチルトリメトキシシラン、３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオネート等が挙げられる。
さらに、負に帯電する非イオン性帯電基Ｙとしてイソシアネート基を有するシランカップリング剤３４としては、例えば、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート、（３−トリエトキシシリルプロピル）−ｔ−ブチルカルバメート等が挙げられる。

このような本実施形態の電気泳動粒子１は、前記第１実施形態の電気泳動粒子１と同様に、被覆層３が有するポリマー３３の作用により、優れた疎水性を有するものとなるため、後述する電気泳動分散液中において、優れた分散能を有するものとなる。さらに、被覆層３が有するシランカップリング剤３４の作用により、負に帯電する非イオン性帯電基Ｙを有することから、後述する電気泳動分散液中において、優れた移動能を有するものとなる。

＜電気泳動分散液＞
次に、本発明の電気泳動分散液について説明する。
電気泳動分散液は、少なくとも１種の電気泳動粒子（本発明の電気泳動粒子）を分散媒（液相分散媒）に分散（懸濁）してなるものである。
ここで、通常、電気泳動分散液中における電気泳動粒子の分散性を向上させるために、電気泳動分散液中には、分散剤や界面活性剤等が添加されている。

このような分散剤および界面活性剤が添加されていると、電気泳動分散液の温度や、電気泳動分散液中に含まれる水分量等が変化することに起因して、電気泳動粒子の電気泳動特性、電気泳動粒子の分散性、および電気泳動粒子による表示の保持特性等の電気泳動粒子の電気泳動特性、電気泳動粒子の分散性、および電気泳動粒子の各種特性に変化が生じるという問題があった。

これに対して、本発明では、電気泳動分散液中に含まれる電気泳動粒子１として、母粒子２の表面に結合した重合性基を有するシランカップリング剤３１と、前記重合性基を起点として、モノマーが重合した重合部３２とを備えるポリマー３３と、母粒子２の表面に結合した非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤３４とを含むものが用いられる。

かかる構成の電気泳動粒子は優れた疎水性を有するものとすることができるため、かかる電気泳動粒子を分散させる分散剤としても疎水性を示すものを用いることで、電気泳動分散液中に分散剤および界面活性剤のような添加剤（有機高分子）を添加することなく、電気泳動粒子を電気泳動分散液中に分散させることができるようになる。さらに、電気泳動分散液中への分散剤および界面活性剤等の添加を省略することができるため、かかる分散剤および界面活性剤を添加することに起因して生じる、電気泳動粒子の各種特性が変化してしまうのを確実に防止することができる。

以上のような電気泳動分散液では、電気泳動分散液への添加剤の添加が省略されており、具体的には、電気泳動分散液中に含まれる有機高分子の濃度で規定したとき、有機高分子の濃度を１．０×１０^−５％以上、１．０×１０^−３％以下とすることができる。かかる濃度範囲にあるときに、電気泳動分散液中への分散剤および界面活性剤等の添加が省略されていると言うことができ、分散剤および界面活性剤等が含まれることに起因する、電気泳動粒子の各種特性の変化を確実に防止することができる。

また、分散媒の疎水性の程度は、分散媒の誘電率で表すことができ、その誘電率は、２．５Ｆ／ｍ以上、１０Ｆ／ｍ以下であるのが好ましく、４．０Ｆ／ｍ以上、７．０Ｆ／ｍ以下であるのがより好ましい。かかる範囲内の誘電率を有する分散媒は、優れた疎水性を有する分散媒と言うことができ、電気泳動粒子１を電気泳動分散液中に確実に分散させることができる。

分散媒としては、その誘電率を容易に前記範囲内に設定することができ、かつ比較的高い絶縁性を有するものが好ましく用いられ、具体的には、例えば、脂肪族炭化水素類（流動パラフィン）、脂環式炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、芳香族復素環類のような非プロトン性有機溶媒が挙げられ、これらを単独溶媒として用いてもよいし、混合溶媒として用いてもよい。
なお、電気泳動分散液中に含まれる有機高分子の濃度は、１．０×１０^−５％以上、１．０×１０^−３％以下となっているのが好ましく、１．０×１０^−５％以上、１．０×１０^−４％以下となっているのがより好ましい。これにより、電気泳動粒子の各種特性の変化をより確実に防止することができる。

また、電気泳動粒子の分散媒への分散は、例えば、ペイントシェーカー法、ボールミル法、メディアミル法、超音波分散法、撹拌分散法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて行うことができる。
このような電気泳動分散液中において、電気泳動粒子１は、優れた分散能を発揮するとともに、被覆層３が有するシランカップリング剤３４の作用により、優れた移動能を発揮するものとなる。

＜電気泳動表示装置＞
次に、本発明の電気泳動シートが適用された電気泳動表示装置（本発明の電気泳動装置）について説明する。
図４は、電気泳動表示装置の実施形態の縦断面を模式的に示す図、図５は、図４に示す電気泳動表示装置の作動原理を示す模式図である。なお、以下では、説明の都合上、図４および図５中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。

図４に示す電気泳動表示装置９２０は、電気泳動表示シート（フロントプレーン）９２１と、回路基板（バックプレーン）９２２と、電気泳動表示シート９２１と回路基板９２２とを接合する接着剤層９８と、電気泳動表示シート９２１と回路基板９２２との間の間隙を気密的に封止する封止部９７とを有している。
電気泳動表示シート（本発明の電気泳動シート）９２１は、平板状の基部９２と基部９２の下面に設けられた第２の電極９４とを備える基板９１２と、この基板９１２の下面（一方の面）側に設けられ、マトリクス状に形成された隔壁９４０と電気泳動分散液９１０とで構成された表示層９４００とを有している。
一方、回路基板９２２は、平板状の基部９１と基部９１の上面に設けられた複数の第１の電極９３とを備える対向基板９１１と、この対向基板９１１（基部９１）に設けられた、例えばＴＦＴ等のスイッチング素子を含む回路（図示せず）とを有している。

以下、各部の構成について順次説明する。
基部９１および基部９２は、それぞれ、シート状（平板状）の部材で構成され、これらの間に配される各部材を支持および保護する機能を有する。
各基部９１、９２は、それぞれ、可撓性を有するもの、硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。可撓性を有する基部９１、９２を用いることにより、可撓性を有する電気泳動表示装置９２０、すなわち、例えば電子ペーパーを構築する上で有用な電気泳動表示装置９２０を得ることができる。
また、各基部（基材層）９１、９２を可撓性を有するものとする場合、これらは、それぞれ、樹脂材料で構成するのが好ましい。

このような基部９１、９２の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、２０〜５００μｍ程度であるのが好ましく、２５〜２５０μｍ程度であるのがより好ましい。
これらの基部９１、９２の隔壁９４０側の面、すなわち、基部９１の上面および基部９２の下面に、それぞれ、層状（膜状）をなす第１の電極９３および第２の電極９４が設けられている。

第１の電極９３と第２の電極９４との間に電圧を印加すると、これらの間に電界が生じ、この電界が電気泳動粒子（本発明の電気泳動粒子）９５に作用する。
本実施形態では、第２の電極９４が共通電極とされ、第１の電極９３がマトリックス状（行列状）に分割された個別電極（スイッチング素子に接続された画素電極）とされており、第２の電極９４と１つの第１の電極９３とが重なる部分が１画素を構成する。

各電極９３、９４の構成材料としては、それぞれ、実質的に導電性を有するものであれば特に限定されない。
このような電極９３、９４の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、０．０５〜１０μｍ程度であるのが好ましく、０．０５〜５μｍ程度であるのがより好ましい。
なお、各基部９１、９２および各電極９３、９４のうち、表示面側に配置される基部および電極（本実施形態では、基部９２および第２の電極９４）は、それぞれ、光透過性を有するもの、すなわち、実質的に透明（無色透明、有色透明または半透明）とされる。

電気泳動表示シート９２１では、第２の電極９４の下面に接触して、表示層９４００が設けられている。
この表示層９４００は、電気泳動分散液（上述した本発明の電気泳動分散液）９１０が隔壁９４０により画成された複数の画素空間９４０１内に収納（封入）された構成となっている。

隔壁９４０は、対向基板９１１と基板９１２との間に、マトリクス状に分割するように形成されている。
隔壁９４０の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂のような熱硬化性樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
画素空間９４０１内に収納された電気泳動分散液９１０は、本実施形態では、着色粒子９５ｂと白色粒子９５ａとの２種（少なくとも１種の電気泳動粒子１）を分散媒９６に分散（懸濁）してなるものであり、前述した本発明の電気泳動分散液が適用される。

このような電気泳動表示装置９２０では、第１の電極９３と第２の電極９４との間に電圧を印加すると、これらの間に生じる電界にしたがって、着色粒子９５ｂ、白色粒子９５ａ（電気泳動粒子１）は、いずれかの電極に向かって電気泳動する。
本実施形態では、白色粒子９５ａとして正荷電を有するものが用いられ、着色粒子（黒色粒子）９５ｂとして負荷電のものが用いられている。すなわち、白色粒子９５ａとして、母粒子２がプラスに帯電している電気泳動粒子１が用いられ、着色粒子９５ｂとして、母粒子２がマイナスに帯電している電気泳動粒子１が用いられる。

このような電気泳動粒子１を用いた場合、第１の電極９３を正電位とすると、図５（Ａ）に示すように、白色粒子９５ａは、第２の電極９４側に移動して、第２の電極９４に集まる。一方、着色粒子９５ｂは、第１の電極９３側に移動して、第１の電極９３に集まる。このため、電気泳動表示装置９２０を上方（表示面側）から見ると、白色粒子９５ａの色が見えること、すなわち、白色が見えることになる。

これとは逆に、第１の電極９３を負電位とすると、図５（Ｂ）に示すように、白色粒子９５ａは、第１の電極９３側に移動して、第１の電極９３に集まる。一方、着色粒子９５ｂは、第２の電極９４側に移動して、第２の電極９４に集まる。このため、電気泳動表示装置９２０を上方（表示面側）から見ると、着色粒子９５ｂの色が見えること、すなわち、黒色が見えることになる。

このような構成において、白色粒子９５ａ、着色粒子９５ｂ（電気泳動粒子１）の帯電量や、電極９３または９４の極性、電極９３、９４間の電位差等を適宜設定することにより、電気泳動表示装置９２０の表示面側には、白色粒子９５ａおよび着色粒子９５ｂの色の組み合わせや、電極９３、９４に集合する粒子の数等に応じて、所望の情報（画像）が表示される。

また、電気泳動粒子１の比重は、分散媒９６の比重とほぼ等しくなるように設定されているのが好ましい。これにより、電気泳動粒子１は、電極９３、９４間への電圧の印加を停止した後においても、分散媒９６中において一定の位置に長時間滞留することができる。すなわち、電気泳動表示装置９２０に表示された情報が長時間保持されることとなる。

なお、電気泳動粒子１の平均粒径は、０．１〜１０μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜７．５μｍ程度であるのがより好ましい。電気泳動粒子１の平均粒径を前記範囲とすることにより、電気泳動粒子１同士の凝集や、分散媒９６中における沈降を確実に防止することができ、その結果、電気泳動表示装置９２０の表示品質の劣化を好適に防止することができる。

本実施形態では、電気泳動表示シート９２１と回路基板９２２とが、接着剤層９８を介して接合されている。これにより、電気泳動表示シート９２１と回路基板９２２とをより確実に固定することができる。
接着剤層９８の平均厚さは、特に限定されないが、１〜３０μｍ程度であるのが好ましく、５〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。

基部９１と基部９２との間であって、それらの縁部に沿って、封止部９７が設けられている。この封止部９７により、各電極９３、９４、表示層９４００および接着剤層９８が気密的に封止されている。これにより、電気泳動表示装置９２０内への水分の浸入を防止して、電気泳動表示装置９２０の表示性能の劣化をより確実に防止することができる。
封止部９７の構成材料としては、上述した隔壁９４０の構成材料として挙げたものと同様のものを用いることができる。

なお、本実施形態では、電気泳動表示シートとして、表示層９４００がマトリクス状に形成された隔壁９４０と、この隔壁９４０で形成される空間内に充填された電気泳動分散液９１０とで構成される隔壁型のものを示したが、電気泳動表示シートは、かかる構成のものに限定されず、例えば、電気泳動分散液９１０を内包するマイクロカプセルと、このマイクロカプセルを接合するバインダとで表示層が構成されたマイクロカプセル型のものであっても良い。

＜電子機器＞
次に、本発明の電子機器について説明する。
本発明の電子機器は、前述したような電気泳動表示装置９２０を備えるものである。
＜＜電子ペーパー＞＞
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
図６は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
図６に示す電子ペーパー６００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体６０１と、表示ユニット６０２とを備えている。
このような電子ペーパー６００では、表示ユニット６０２が、前述したような電気泳動表示装置９２０で構成されている。

＜＜ディスプレイ＞＞
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図７は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。このうち、図７中（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
図７に示すディスプレイ（表示装置）８００は、本体部８０１と、この本体部８０１に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー６００とを備えている。

本体部８０１は、その側部（図７（ａ）中、右側）に電子ペーパー６００を挿入可能な挿入口８０５が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対８０２ａ、８０２ｂが設けられている。電子ペーパー６００を、挿入口８０５を介して本体部８０１内に挿入すると、電子ペーパー６００は、搬送ローラ対８０２ａ、８０２ｂにより挟持された状態で本体部８０１に設置される。

また、本体部８０１の表示面側（図７（ｂ）中、紙面手前側）には、矩形状の孔部８０３が形成され、この孔部８０３には、透明ガラス板８０４が嵌め込まれている。これにより、本体部８０１の外部から、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を視認することができる。すなわち、このディスプレイ８００では、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を、透明ガラス板８０４において視認させることで表示面を構成している。

また、電子ペーパー６００の挿入方向先端部（図７中、左側）には、端子部８０６が設けられており、本体部８０１の内部には、電子ペーパー６００を本体部８０１に設置した状態で端子部８０６が接続されるソケット８０７が設けられている。このソケット８０７には、コントローラー８０８と操作部８０９とが電気的に接続されている。
このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００は、本体部８０１に着脱自在に設置されており、本体部８０１から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００が、前述したような電気泳動表示装置９２０で構成されている。

なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、電気泳動表示装置９２０を適用することが可能である。

以上、本発明の電気泳動粒子、電気泳動粒子の製造方法、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の電気泳動粒子の製造方法は、任意の目的の工程が１または２以上追加されていてもよい。

１……電気泳動粒子 ２……母粒子 ３……被覆層 ３１……重合性基を有するシランカップリング剤 ３２……重合部 ３３……ポリマー ３４……非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤 ９１……基部 ９２……基部 ９３……第１の電極 ９４……第２の電極 ９５……電気泳動粒子 ９５ａ……白色粒子 ９５ｂ……着色粒子（黒色粒子） ９６……分散媒 ９７……封止部 ９８……接着剤層 ９１０……電気泳動分散液 ９１１……対向基板 ９１２……基板 ９２０……電気泳動表示装置 ９２１……電気泳動表示シート ９２２……回路基板 ９４０……隔壁 ９４００……表示層 ９４０１……画素空間 ６００……電子ペーパー ６０１……本体 ６０２……表示ユニット ８００……ディスプレイ ８０１……本体部 ８０２ａ、８０２ｂ……搬送ローラ対 ８０３……孔部 ８０４……透明ガラス板 ８０５……挿入口 ８０６……端子部 ８０７……ソケット ８０８……コントローラー ８０９……操作部

Claims (13)

1. 母粒子と、
   前記母粒子の少なくとも一部を覆う被覆層とを含み、
   前記被覆層は、前記母粒子の表面に結合した重合性基を有するシランカップリング剤と、前記重合性基を起点として、モノマーが重合した重合部とを備えるポリマーと、
   前記母粒子の表面に結合した非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤とを含むことを特徴とする電気泳動粒子。
2. 前記被覆層は、当該電気泳動粒子における重量占有率が３重量％以上、３０重量％以下である請求項１に記載の電気泳動粒子。
3. 前記モノマーは、疎水性を示すものである請求項１または２に記載の電気泳動粒子。
4. 前記モノマーは、側鎖としてアルキル基を備えるものである請求項３に記載の電気泳動粒子。
5. 前記アルキル基は、直鎖状をなすものである請求項４に記載の電気泳動粒子。
6. 前記モノマーは、下記一般式（１）で表されるものである請求項５に記載の電気泳動粒子。
   

   

   （一般式（１）中、ｎは１以上の整数を表す。）
7. 前記非イオン性帯電基は、正に帯電するものである請求項１ないし６のいずれかに記載の電気泳動粒子。
8. 前記非イオン性帯電基は、負に帯電するものである請求項１ないし６のいずれかに記載の電気泳動粒子。
9. 母粒子と、前記母粒子の少なくとも一部を覆う被覆層とを含む電気泳動粒子の製造方法であって、
   前記母粒子を用意し、該母粒子の表面に、重合性基を有するシランカップリング剤と、非イオン性帯電基を有するシランカップリング剤とを結合させる第１の工程と、
   前記重合性基を起点として、モノマーを重合させて重合部を形成してポリマーを得ることにより、前記母粒子の表面に被覆層を形成する第２の工程とを有することを特徴とする電気泳動粒子の製造方法。
10. 請求項１ないし８のいずれかに記載の電気泳動粒子または請求項９に記載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を含有することを特徴とする電気泳動分散液。
11. 基板と、
    前記基板の上方に配置され、各々が請求項１０に記載の電気泳動分散液を内包する複数の構造体とを含むことを特徴とする電気泳動シート。
12. 請求項１１に記載の電気泳動シートを備えることを特徴とする電気泳動装置。
13. 請求項１２に記載の電気泳動装置を備えることを特徴とする電子機器。

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