JP5310122B2 - 電気泳動表示用粒子、電気泳動表示用粒子分散液、表示媒体、及び表示装置 - Google Patents
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Description
請求項1に係る発明は、
着色粒子と、
着色粒子の表面に付着してなり、少なくとも、第1シリコーン鎖成分、前記第1シリコーン鎖成分よりも短いシリコーン鎖を持つ第2シリコーン鎖成分、及び帯電基を持つ成分を共重合成分として含むシリコーン系高分子と、
を有する電気泳動表示用粒子。
第1シリコーン鎖成分及び第2シリコーン鎖成分はシリコーンマクロマー成分である請求項1に記載の電気泳動表示用粒子。
前記第1シリコーン鎖成分と第2シリコーン鎖成分とのシリコーン鎖長さの比(第1シリコーン鎖成分のシリコーン鎖長さ:第2シリコーン鎖成分のシリコーン鎖長さ)が、3:1乃至20:1である請求項1に記載の電気泳動表示用粒子。
前記第1シリコーン鎖成分と第2シリコーン鎖成分との質量比(前記第1シリコーン鎖成分:第2シリコーン鎖成分)が、10:1乃至1:10である請求項1に記載の電気泳動表示用粒子。
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示用粒子を含む粒子群と、
前記粒子群を分散するための分散媒と、
を有することを特徴とする電気泳動表示用粒子分散液。
少なくとも一方が透光性を有すると共に間隙をもって配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、
前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散するための分散媒と、
を有し、
前記粒子群が、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気泳動表示用粒子を含む表示媒体。
請求項6に記載の表示媒体と、
前記一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、
を備える表示装置。
請求項2に係る発明によれば、シリコーン系高分子のシリコーン鎖長さが異なるシリコーン鎖成分がマクロモノマー成分でない場合に比べ、分散安定性及び帯電性能の両立が実現した電気泳動表示用粒子が提供される。
請求項3に係る発明によれば、シリコーン鎖長が異なるシリコーン鎖成分の当該シリコーン鎖長さを考慮しない場合に比べ、分散安定性及び帯電性能の両立が実現した電気泳動表示用粒子が提供される。
請求項4に係る発明によれば、シリコーン鎖長が異なるシリコーン鎖成分の質量比を考慮しない場合に比べ、分散安定性及び帯電性能の両立が実現した電気泳動表示用粒子が提供される。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、繰り返し安定して表示がなされる電気泳動表示用粒子分散液が提供される。
請求項6に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、繰り返し安定して表示がなされる表示媒体が提供される。
請求項7に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、繰り返し安定して表示がなされる表示装置が提供される。
本実施形態に係る表示用粒子は、着色粒子と、着色粒子の表面に付着してなるシリコーン系高分子と、を有する。そして、シリコーン系高分子は、少なくとも、第1シリコーン鎖成分、前記第1シリコーン鎖成分よりも短いシリコーン鎖を持つ第2シリコーン鎖成分、及び帯電基を持つ成分を共重合成分として含む高分子である。
但し、本実施形態に係る表示用粒子は、電気泳動表示用粒子である。
シリコーン系高分子は、例えば、シリコーン鎖を持つ高分子化合物であり、より具体的には高分子化合物の主鎖(幹ポリマー鎖)に対して、シリコーン鎖(シリコーングラフト鎖)が側鎖として有する化合物である。シリコーン系高分子は、着色粒子の表面に付着してなるが、化学的な結合を持って付着していてもよいし、化学的な結合なく物理的な吸着により付着してもよい。
一方、第2シリコーン鎖成分の持つシリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数)としては、5以上100以下が望ましく、より望ましくは10以上100以下、さらに望ましくは10以上80以下である。
・式(1): X(Y)qSi(R5)3−r(Z)r
(式(1)中、Xは重合可能な不飽和基を示す。Yは2価の結合基を示す。R5はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基又はアルコキシ基を示す。Zは数平均分子量500以上の1価のシロキサンポリマーの残基を示す。qは0又は1を示す。rは1以上3以下の整数を示す。)
Yとしては、例えば、−COO−基、−COOCaH2a−基(aは1以上5以下の整数を示す)、フェニレン基等が好ましく、特に−COOC3H6−が好ましい。
R5としては、水素原子、炭素数1以上5以下のアルキル基(例えばメチル基、エチル基等)、炭素数6以上20以下のアリール基(例えばフェニル基等)、炭素数1以上20以下のアルコキシ基(例えばメトキシ基等)等が好ましく、特に、メチル基が好ましい。
Zとしては、数平均分子量500以上5,000以下のジメチルシロキサンポリマーの1価の残基であることが好ましい。
qは0又は1であるが、好ましくは1である。
rは1以上3以下の整数であるが、好ましくは1である。
・式(1−1): CH2=CR6−COOC3H6−[Si(R7)2−O]b−Si(R7)3
(式中、R6は水素原子又はメチル基を示す。R7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1以上5以下の低級アルキル基を示す。bは5以上60以下の整数を示す。)
・式(1−2): CH2=CR6−COO−[Si(R7)2−O]b−Si(R7)3
(式中、R6、R7及びbは前記と同じ。)
・式(1−3): CH2=CR6−Ph−[Si(R7)2−O]b−Si(R7)3
(式中、Phはフェニレン基を示す。R6、R7及びbは前記と同じ基を示す。)
・式(1−4): CH2=CR6−COOC3H6−Si(OE)3
(式中、R6は前記と同じ基を示す。Eは−[Si(R7)2O]c−Si(R7)3基を示す。但し、R7は前記と同じ。cは0以上65以下の整数を示す)
・式(2−1a): CH2=C(CH3)−COOC3H6−[Si(CH3)2−O]d−Si(CH3)3
(式中、dは8以上40以下の数を示す。)
ビニル−N−エチル −N−フェニルアミノエチルエーテル、ビニル−N−ブチル−N−フェニルアミノエチルエーテル、トリエタノールアミンジビニルエーテル、ビニルジフェニルアミノエチルエーテル、N−ビニルヒドロキシエチルベンズアミド、m−アミノフェニルビニルエーテル等の含窒素ビニルエーテル単量体類、ビニルアミン、N−ビニルピロール等のピロール類、N−ビニル−2−ピロリン、N−ビニル−3−ピロリン等のピロリン類、N−ビニルピロリジン、ビニルピロリジンアミノエ ーテル、N−ビニル−2−ピロリドン等のピロリジン類、N−ビニル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、N−ビニルイミダゾリン等のイミダゾリン類、N−ビニルインドール等のインドール類、N−ビニルインドリン等のインドリン類、N−ビニルカルバゾール、3,6−ジブロム−N−ビニルカルバゾール等のカルバゾール類、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン等のピリジン類、(メタ)アクリルピペリジン、N−ビニルピペリドン、N−ビニルピペラジン等のピペリジン類、2−ビニルキノリン、4−ビニルキノリン等のキノリン類、N−ビニルピラゾール、N−ビニルピラゾリン等のピラゾール類、2−ビニルオキサゾール等のオキサゾール類、4−ビニルオキサジン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート等のオキサジン類などが挙げられる。
また、汎用性から特に望ましいカチオン性単量体としては、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの脂肪族アミノ基を有する(メタ)アクリレート類が望ましく、特に重合前あるいは重合後に4級アンモニウム塩とした構造で使用されることが望ましい。4級アンモニウム塩化は、前記化合物をアルキルハライド類やトシル酸エステル類と反応することで得られる。
具体的には、アニオン性単量体のうち、カルボン酸モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、又はそれらの無水物及びそのモノアルキルエステルやカルボキシエチルビニルエーテル、カルボキシプロピルビニルエーテルの如きカルボキシル基を有するビニルエーテル類等がある。
スルホン酸モノマーとしては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリックアシッドエステル、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコニックアシッドエステル等及びその塩がある。また、その他2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリル酸の硫酸モノエステル及びその塩がある。
リン酸モノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、アシッドホスホキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシプロピル(メタ)アクリレート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジオクチル−2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート等がある。
望ましいアニオン性単量体としては、(メタ)アクリル酸やスルホン酸を持ったものであり、より望ましくは重合前あるいは重合後にアンモニウム塩となった構造のものである。アンモニウム塩は、3級アミン類あるいは4級アンモニウムハイドロオキサイド類と反応させることで作製される。
この付着量は、次のようにして求められる。一つは作製した表示用粒子を遠心沈降させて、その質量を測定することで着色粒子材料量に対する増加量分として算出する。その他には粒子の組成分析、熱重量分析から算出してもよい。
着色粒子は、着色剤そのものからなる粒子であってもよいし、着色剤と高分子と必要に応じてその他の配合材料とを含んで構成される粒子であってもよい。着色剤と高分子と必要に応じてその他の配合材料とを含んで構成される粒子は、高分子中に着色剤が分散・配合された粒子であってもよいし、着色剤の粒子表面を高分子で被覆した粒子であってもよい。
グメント・バイオレット、C.I.ピグメントブルー、C.I.ピグメント・グリーン等が挙げられる。
帯電制御剤としては、電子写真用トナー材料に使用される公知のものが使用でき、例えば、セチルピリジウムクロライド、BONTRON P−51、BONTRON P−53、BONTRON E−84、BONTRON E−81(以上、オリエント化学工業社製)等の第4級アンモニウム塩、サリチル酸系金属錯体、フェノール系縮合物、テトラフェニル系化合物、酸化金属粒子、各種カップリング剤により表面処理された酸化金属粒子が挙げられる。
着色した磁性材料(カラーコートした材料)としては、例えば、特開2003−131420公報記載の小径着色磁性粉が挙げられる。核となる磁性粒子と該磁性粒子表面上に積層された着色層とを備えたものが用いられる。そして、着色層としては、顔料等により磁性粉を不透過に着色する等選定して差し支えないが、例えば光干渉薄膜を用いるのが望ましい。この光干渉薄膜とは、SiO2やTiO2等の無彩色材料を光の波長と同等な厚みを有する薄膜にしたものであり、薄膜内の光干渉により光の波長を選択的に反射するものである。
本実施形態に係る表示用粒子の製造方法は、例えば、着色粒子を、シリコーン系高分子が溶解された有機溶媒に分散させて着色粒子分散液を作製する工程(着色粒子分散液作製工程)と、着色粒子分散液にシリコーンオイルを滴下させ、着色粒子の表面にシリコーン系高分子を析出させる工程(シリコーンオイル滴下工程)と、着色粒子分散液から有機溶剤を除去する工程(有機溶剤除去工程)と、を有することが好適である。所謂、コアセルベーション法により、着色粒子の表面にシリコーン系高分子が析出する際、シリコーン系高分子のシリコーン鎖成分が、滴下したシリコーンオイルに馴染み易いので、着色粒子の外側に向いて配向され易くなる。
着色粒子分散液作製工程では、周知の手法(粉砕法、コアセルベーション法、分散重合法、懸濁重合法等)により作製した着色粒子を、シリコーン系高分子が溶解した有機溶媒に混合し、攪拌して着色粒子分散液を得る。また、周知の手法(コアセルベーション法、分散重合法、懸濁重合法等)により作製際に得られる着色粒子分散液に対して、シリコーン系高分子を添加して、着色粒子分散液を得てもよい。
シリコーンオイル滴下工程では、着色粒子分散液にシリコーンオイルを滴下させる。すると、シリコーンオイルの滴下により、着色粒子分散液中において着色粒子表面にシリコーン系高分子が析出される。これにより、シリコーン系高分子が着色粒子の表面を被覆しつつ付着する。ここで、シリコーンオイルの滴下時に着色粒子分散液を加熱(例えば40度以上、望ましくは45度以上)すると、よりシリコーン系高分子のシリコーン鎖成分が着色粒子の外側に向いて配向され易くなるため好適である。また、シリコーンオイルの滴下時に着色粒子分散液に超音波を付与してもよい。
除去工程では、着色粒子表面にシリコーン系高分子を析出させた後の着色粒子分散液から有機溶剤を除去する。ここで、有機溶剤を除去する方法としては、例えば、着色粒子分散液を加熱する方法、着色粒子分散液を加熱減圧する方法が挙げられ、これら方法を組み合わせて実施してもよい。
加熱して有機溶剤をする場合、当該加熱温度としては、例えば40℃以上200℃以下が望ましく、より望ましくは60℃以上100℃以下である。
一方、有機溶剤を減圧して除去する場合、当該減圧圧力としては、0.01mPa以上200mPa以下が望ましく、より望ましくは0.01mPa以上20mPa以下である。
イオン性及び非イオン性の界面活性剤としては、より具体的には以下があげられる。ノニオン活性剤としては、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、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド等が挙げられる。アニオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタリンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸等がある。カチオン界面活性剤としては、第一級ないし第三級のアミン塩、第四級アンモニウム塩等があげられる。これら帯電制御剤は、粒子固形分に対して0.01質量%以上、20質量%以下が望ましく、特に0.05質量%以上10質量%以下の範囲が望ましい。
以下、実施形態に係る表示媒体、及び表示装置の一例について説明する。
まず、第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る表示装置の概略構成図である。図2は、第1実施形態に係る表示装置の表示媒体の基板間に電圧を印加したときの粒子群の移動態様を模式的に示す説明図である。
具体的には、ポリビニルカルバゾール、米国特許第4806443号に記載の特定のジヒドロキシアリールアミンとビスクロロホルメートとの重合によるポリカーボネート等が挙げられる。誘電体膜は、粒子の帯電特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、粒子の組成等に応じて適宜選択する。基板の一方である表示基板は光を透過する必要があるので、上記各材料のうち透明のものを使用することが望ましい。
この場合、間隙部材24は、表示基板20側、背面基板22側のいずれか、又は双方に作製する。
このとき、表示基板20側から視認される表示媒体12の色は、大径着色粒子群36の色としての白色として視認される。
以下、第2実施形態に係る表示装置について説明する。図3は、第2実施形態に係る表示装置の概略構成図である。図4は、第2実施形態に係る表示装置における、印加する電圧と粒子の移動量(表示濃度)との関係を模式的に示す線図である。図5は、第2実施形態に係る表示装置における、表示媒体の基板間へ印加する電圧態様と、粒子の移動態様との関係を模式的に示す説明図である。
なお、本実施形態に係る表示装置10は、上記第1実施形態で説明した表示装置10と略同一の構成であるため、同一構成には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
表示基板20及び背面基板22の対向面は、第1実施形態と同様に帯電処理されており、この対向面上には、表面層42及び表面層48各々が設けられている。
この複数種類の粒子群34は、基板間を電気泳動する粒子群であり、電界に応じて移動するために必要な電圧の絶対値が各色の粒子群でそれぞれ異なる。すなわち、各色の粒子群34(イエロー粒子群34Y、マゼンタ粒子群34M、及びシアン粒子群34C)は、色毎に各色の粒子群34を移動させるために必要な電圧範囲を有し、当該電圧範囲がそれぞれ異なる。
また、「粒子群34をほぼ全て移動させるために必要な最大電圧」とは上記の移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和する電圧を示す。
また、「ほぼ全て」とは、各色の粒子群34の特性ばらつきがあるため、一部の粒子群34の特性が表示特性に寄与しない程度異なるものがあることを表す。すなわち上述した移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和した状態である。
また、「表示濃度」は、表示面側における色濃度を光学濃度(Optical Density=0D)の反射濃度計X-rite社の反射濃度計で測定しながら、表示面側と背面側との間に電圧を印加して且つこの電圧を測定濃度が増加する方向に徐々に変化(印加電圧を増加又は減少)させて、単位電圧あたりの濃度変化が飽和し、且つその状態で電圧及び電圧印加時間を増加させても濃度変化が生じず、濃度が飽和したときの濃度を示している。
このため、表示基板20側には、マゼンタ粒子群34Mのみが付着した状態となるので、マゼンタ色が表示される(図5(F)参照)。
このため、表示基板20側には、何も付着しない状態となるため、大径着色粒子群36の色としての白色が表示される(図5(G)参照)。
同様に、上記図5(D)に示す状態から、表示基板20と背面基板22との間に「−大電圧」を印加させると、図5(G)に示すように全ての粒子群34が背面基板22側に移動して白色表示がなされる。
−シリコーン系高分子A−
第1シリコーン系モノマー(第1シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0725(チッソ社製、重量平均分子量Mw=10000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数182)) 10質量部、第2シリコーン系モノマー(第2シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0721(チッソ社製、重量平均分子量Mw=5000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数67) 20質量部、帯電基を持つモノマー(帯電基を持つ成分)としてジエチルアミノエチルメタクリレート 20質量部、及び他のモノマー(他の共重合成分)としてヒドロキシエチルメタクリレート 50質量部を、イソプロピルアルコール(IPA) 300質量部に混合し、重合開始剤としてAIBN(2,2−アゾビスイソブチルニトリル) 1質量部を溶解し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。これによる生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥しシリコーン系高分子Aを得た。
イソプロピルアルコール(IPA) 9gに上記シリコーン系高分子A 0.5gを加え、溶解させた後、山陽色素製シアン顔料(シアニンブルー4973) 0.5gを添加し、0.5mmΦのジルコニアボールを使用し、48時間分散させ、顔料含有高分子溶液を得た。
この顔料含有高分子溶液を3g取り出し、これを50℃に加熱させた後、超音波を印加させながら、2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)12gを少量ずつ滴下させたところ、シリコーン系高分子が顔料表面に析出した。その後、溶液を、60度℃に加温・減圧乾燥させ、IPAをエバポレートさせ、シリコーン系高分子が顔料表面に付着したシアン粒子(表示用粒子)を得た。この後、遠心分離機で、溶液の粒子を沈降させ、上澄み液を除去、上記シリコーンオイル5gを加え、超音波を与え、洗浄し、遠心分離機で粒子を沈降させ、上澄み液を除去して、さらに上記シリコーンオイル5gを加えシアン粒子分散液を得た。得られたシアン粒子の体積平均粒径は、0.4μmのシアン粒子であった。
なお、本分散液中の粒子の帯電極性を、2枚の電極基板間に該分散液を封入し、直流電圧を印加して泳動方向を評価することで求めた結果、正帯電であった。
−シリコーン系高分子B−
第1シリコーンマクロマー(第1シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0725(チッソ社製、重量平均分子量Mw=10000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数182)) 10質量部、第2シリコーンマクロマー(第2シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0721(チッソ社製、重量平均分子量Mw=5000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数67) 35質量部、帯電基を持つモノマー(帯電基を持つ成分)としてジエチルアミノエチルメタクリレート 10質量部、他のモノマー(他の共重合成分)としてアルキル基末端ポリアルキレングリコールモノメタクリレート(ブレンマ−PME−100:日油株式会社製) 20質量部、及び他のモノマー(他の共重合成分)としてビニル 30質量部を、イソプロピルアルコール(IPA) 300質量部に混合し、重合開始剤としてAIBN(2,2−アゾビスイソブチルニトリル) 1質量部を溶解し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。これによる生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥しシリコーン系高分子Bを得た。
イソプロピルアルコール(IPA) 9gに上記シリコーン系高分子B 0.5gを加え、溶解させた後、山陽色素製シアン顔料(シアニンブルー4973) 0.5gを添加し、0.5mmΦのジルコニアボールを使用し、48時間分散させ、顔料含有高分子溶液を得た。
この顔料含有高分子溶液を3g取り出し、これを40℃に加熱させた後、超音波を印加させながら、2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)12gを少量ずつ滴下させたところ、シリコーン系高分子が顔料表面に析出した。その後、溶液を、60度℃に加温・減圧乾燥させ、IPAをエバポレートさせ、シリコーン系高分子が顔料表面に付着したシアン粒子(表示用粒子)を得た。この後、遠心分離機で、溶液の粒子を沈降させ、上澄み液を除去、上記シリコーンオイル5gを加え、超音波を与え、洗浄し、遠心分離機で粒子を沈降させ、上澄み液を除去して、さらに上記シリコーンオイル5gを加えシアン粒子分散液を得た。得られたシアン粒子の体積平均粒径は、0.2μmのシアン粒子であった。
なお、本分散液中の粒子の帯電極性を、2枚の電極基板間に該分散液を封入し、直流電圧を印加して泳動方向を評価することで求めた結果、正帯電であった。
−シリコーン系高分子C−
第1シリコーンマクロマー(第1シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0721(チッソ社製、重量平均分子量Mw=5000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数67) 20質量部、第2シリコーンマクロマー(第2シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0711(チッソ社製、重量平均分子量Mw=1000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数10) 10質量部、帯電基を持つモノマー(帯電基を持つ成分)としてジエチルアミノエチルメタクリレート 5質量部、及び他のモノマー(他の共重合成分)としてビニルピロリドン 65質量部を、イソプロピルアルコール(IPA) 300質量部に混合し、重合開始剤としてAIBN(2,2−アゾビスイソブチルニトリル) 1質量部を溶解し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。これによる生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥しシリコーン系高分子Cを得た。
イソプロピルアルコール(IPA) 9gに上記シリコーン系高分子C 0.5gを加え、溶解させた後、山陽色素製マゼンタ顔料(Pigment Red 3090) 0.5gを添加し、0.5mmΦのジルコニアボールを使用し、48時間分散させ、顔料含有高分子溶液を得た。
この顔料含有高分子溶液を3g取り出し、これを40℃に加熱させた後、超音波を印加させながら、2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)12gを少量ずつ滴下させたところ、シリコーン系高分子が顔料表面に析出した。その後、溶液を、60度℃に加温・減圧乾燥させ、IPAをエバポレートさせ、シリコーン系高分子が顔料表面に付着したマゼンタ粒子(表示用粒子)を得た。この後、遠心分離機で、溶液の粒子を沈降させ、上澄み液を除去、上記シリコーンオイル5gを加え、超音波を与え、洗浄し、遠心分離機で粒子を沈降させ、上澄み液を除去して、さらに上記シリコーンオイル5gを加えマゼンタ粒子分散液を得た。得られたマゼンタ粒子の体積平均粒径は、0.3μmのマゼンタ粒子であった。
なお、本分散液中の粒子の帯電極性を、2枚の電極基板間に該分散液を封入し、直流電圧を印加して泳動方向を評価することで求めた結果、正帯電であった。
−シアン粒子4(その分散液)−
実施例1において、遠心分離機による洗浄(即ち、マゼンタ粒子(表示用粒子)を得た後、「遠心分離機で、溶液の粒子を沈降させ、上澄み液を除去、上記シリコーンオイル5gを加え、超音波を与え、洗浄し、遠心分離機で粒子を沈降させ、上澄み液を除去して、さらに上記シリコーンオイル5gを加える操作」を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてシアン粒子分散液を得た。
−シアン粒子5(その分散液)−
実施例1において、顔料含有高分子溶液に2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)を滴下して、シリコーン系高分子を顔料表面に析出させる際、当該溶液を35℃に加熱させた以外は、実施例1と同様にしてシアン粒子分散液を得た。
表1に従って、第1シリコーンマクロマー(第1シリコーン鎖成分)と第2シリコーンマクロマー(第2シリコーン鎖成分)との種類、及び量を変更した以外は、実施例1と同様にしてシリコーン系高分子を作製すると共に、これを用いてシアン粒子分散液を作製した。
−比較シリコーン系高分子A−
シリコーンマクロマー(シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0711(チッソ社製、重量平均分子量Mw=1000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数10)30質量部、帯電基を持つモノマー(帯電基を持つ成分)としてジエチルアミノエチルメタクリレート 5質量部、及び他のモノマー(他の共重合成分)としてヒドロキシエチルメタクリレート 65質量部を、イソプロピルアルコール(IPA) 300質量部に混合し、重合開始剤としてAIBN(2,2−アゾビスイソブチルニトリル) 1質量部を溶解し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。これによる生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥し比較シリコーン系高分子Aを得た。
イソプロピルアルコール(IPA) 9gに上記比較シリコーン系高分子A 0.5gを加え、溶解させた後、山陽色素製マゼンタ顔料(Pigment Red 3090) 0.5gを添加し、0.5mmΦのジルコニアボールを使用し、48時間分散させ、顔料含有高分子溶液を得た。
この顔料含有高分子溶液を3g取り出し、これを40℃に加熱させた後、超音波を印加させながら、2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)12gを少量ずつ滴下させたところ、シリコーン系高分子が顔料表面に析出した。その後、溶液を、60度℃に加温・減圧乾燥させ、IPAをエバポレートさせ、シリコーン系高分子が顔料表面に付着したマゼンタ粒子(表示用粒子)を得た。この後、遠心分離機で、溶液の粒子を沈降させ、上澄み液を除去、上記シリコーンオイル5gを加え、超音波を与え、洗浄し、遠心分離機で粒子を沈降させ、上澄み液を除去して、さらに上記シリコーンオイル5gを加えマゼンタ粒子分散液を得た。得られたマゼンタ粒子の体積平均粒径は、0.4μmのマゼンタ粒子であった。
なお、本分散液中の粒子の帯電極性を、2枚の電極基板間に該分散液を封入し、直流電圧を印加して泳動方向を評価することで求めた結果、正帯電であった。
−比較シリコーン系高分子B−
シリコーンマクロマー(シリコーン鎖成分)としてサイラプレーンFM−0725(チッソ社製、重量平均分子量Mw=10000、シリコーン鎖の長さ(−[Si(R)2−O]n−における「n」の数182))30質量部、帯電基を持つモノマー(帯電基を持つ成分)としてジエチルアミノエチルメタクリレート 5質量部、及び他のモノマー(他の共重合成分)としてヒドロキシエチルメタクリレート 65質量部を、イソプロピルアルコール(IPA) 300質量部に混合し、重合開始剤としてAIBN(2,2−アゾビスイソブチルニトリル) 1質量部を溶解し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。これによる生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥し比較シリコーン系高分子Bを得た。
イソプロピルアルコール(IPA) 9gに上記比較シリコーン系高分子B 0.5gを加え、溶解させた後、山陽色素製マゼンタ顔料(Pigment Red 3090) 0.5gを添加し、0.5mmΦのジルコニアボールを使用し、48時間分散させ、顔料含有高分子溶液を得た。
この顔料含有高分子溶液を3g取り出し、これを40℃に加熱させた後、超音波を印加させながら、2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)12gを少量ずつ滴下させたところ、シリコーン系高分子が顔料表面に析出した。その後、溶液を、60度℃に加温・減圧乾燥させ、IPAをエバポレートさせ、シリコーン系高分子が顔料表面に付着したマゼンタ粒子(表示用粒子)を含むマゼンタ粒子分散液を得た。得られたマゼンタ粒子の体積平均粒径は、0.4μmのマゼンタ粒子であった。
なお、本分散液中の粒子の帯電極性を、2枚の電極基板間に該分散液を封入し、直流電圧を印加して泳動方向を評価することで求めた結果、正帯電であった。
−分散安定性評価−
上記各実施例及び比較例で得られた粒子分散液を10日間静置させた後、粒子の沈降状態を観察し、分散安定性について評価した。評価基準は以下の通りである。
○:下部のほうに沈降認められない、もしくは、わずかに認める。
△:沈降が多少認められるが、液全体の濃度変化は、
×:沈降が明らかに多く認められ、液の上層は、無色。
SiO2膜を被覆したITO(インジウム錫オキサイド)電極基板を2枚準備し、これらを50μmの間隙を持たせて対向させ、一部を残して周囲を封止した。その後、未封止部分から電極基板間に、下記白色粒子を詰めると共に各実施例及び比較例で得られた粒子分散液を充填して未封止部分を封止した。そして、電極基板間にDC電圧20Vを交互に印加させ、50回の繰り返し表示をおこなった。その後、白表示、着色表示を行い、表示特性を評価した。評価基準は以下の通りである。
○:明確な着色(シアン色又はマゼンタ色)表示、及び白表示することができた。
△:明確な着色(シアン色又はマゼンタ色)表示ができたが、若干着色粒子の色が混色した白表示であった。
×:着色(シアン色又はマゼンタ色)表示、及び着色粒子の色が混色した白表示であり、コントラストの悪い表示であった。
評価は、以下の基準により評価した。
20日間放置後、再表示させたときの表示状態を目視により観察したところ
○:帯電安定性良好で、白とのコントラストが高く、良好な白表示、着色表示が得られた。
△:若干帯電低下が見られ、逆極性粒子が増加し、白に多少混色が認められるが、白表示との差が明確に判断でき、十分使用に耐える表示ができた。
×:帯電低下が見られ、逆極性粒子が大幅に増加し、白に混色が目立ち、着色表示との差別ができず、使用に耐えない。
−分散液A1の調製−
下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施して分散液A1を調製した。
<組成>
・メタクリル酸シクロヘキシル 61質量部
・ジビニルジメトキシシラン 1質量部
・酸化チタン(白色顔料) 35質量部
(体積平均粒径0.3μm、タイペークCR63:石原産業社製)
・中空粒子(一次粒径:0.3μm) 3質量部
(SX866(A):JSR社製)
・帯電制御剤(SBT−5−0016:オリエント工業社製) 1質量部
下記成分を混合し、上記と同様にボールミルにて微粉砕して炭カル分散液B1を調製した。
<組成>
・炭酸カルシウム 40質量部
・水 60質量部
下記成分を混合し、超音波機で脱気を10分間おこない、ついで乳化機で攪拌して混合液C1を調製した。
<組成>
・炭カル分散液B1 8.5g
・20%食塩水 50g
次に、分散液A1:35gとジメタクリル酸エチレングリコール1g、重合開始剤AIBN:0.35gを秤量した後、充分混合し、超音波機で脱気を2分おこなった。これを前記混合液C1に加え、乳化機で乳化を実施した。次にこの乳化液をビンにいれ、シリコーン詮をし、注射針を使用し、減圧脱気を充分行い、窒素ガスで封入した。この状態で65℃で15時間反応させ粒子を作製した。得られた微粒子粉をイオン交換水中に分散させ、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させ、ろ過を行った。その後充分な蒸留水で洗浄し、未分級の白粒子を得た。ついで、目開き:10μm、15μmのナイロン篩にかけ、粒度を揃えた。これを乾燥させ、体積平均粒径13μm、比重1.7の比較大径白色粒子1を得た。白色粒子を2CSのシリコーンオイル(信越化学社製:KF96)20gに分散させ、白色粒子分散液を得た。
なお、本分散液中の粒子の帯電極性を、2枚の電極基板間に該分散液を封入し、直流電圧を印加して泳動方向を評価することで求めた結果、非帯電、若しくは若干正帯電であった。
また、上記試作した表示用粒子(着色粒子)と該白色粒子との混合による帯電性は、白色粒子が負帯電、表示用粒子(着色粒子)がいずれも正帯電を示した。
12 表示媒体
16 電圧印加部
18 制御部
20 表示基板
22 背面基板
24 間隙部材
34 粒子群
34Y イエロー粒子群
34C シアン粒子群
34M マゼンタ粒子群
36 大径着色粒子群
38 支持基板
40 表面電極
42 表面層
44 支持基板
46 背面電極
48 表面層
50 分散媒
Claims (7)
- 着色粒子と、
着色粒子の表面に付着してなり、少なくとも、第1シリコーン鎖成分、前記第1シリコーン鎖成分よりも短いシリコーン鎖を持つ第2シリコーン鎖成分、及び帯電基を持つ成分を共重合成分として含むシリコーン系高分子と、
を有する電気泳動表示用粒子。 - 第1シリコーン鎖成分及び第2シリコーン鎖成分はシリコーンマクロマー成分である請求項1に記載の電気泳動表示用粒子。
- 前記第1シリコーン鎖成分と第2シリコーン鎖成分とのシリコーン鎖長さの比(第1シリコーン鎖成分のシリコーン鎖長さ:第2シリコーン鎖成分のシリコーン鎖長さ)が、3:1乃至20:1である請求項1に記載の電気泳動表示用粒子。
- 前記第1シリコーン鎖成分と第2シリコーン鎖成分との質量比(前記第1シリコーン鎖成分:第2シリコーン鎖成分)が、10:1乃至1:10である請求項1に記載の電気泳動表示用粒子。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示用粒子を含む粒子群と、
前記粒子群を分散するための分散媒と、
を有することを特徴とする電気泳動表示用粒子分散液。 - 少なくとも一方が透光性を有すると共に間隙をもって配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、
前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散するための分散媒と、
を有し、
前記粒子群が、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気泳動表示用粒子を含む表示媒体。 - 請求項6に記載の表示媒体と、
前記一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、
を備える表示装置。
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