JP5468056B2 - 電気泳動組成物、マイクロカプセル、及び、電気泳動表示素子 - Google Patents

電気泳動組成物、マイクロカプセル、及び、電気泳動表示素子 Download PDF

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Description

本発明は、電気泳動組成物、マイクロカプセル、及び、電気泳動表示素子に関する。
近年インターネット、携帯電話、双方向TV等の発達による情報化社会を迎え、低消費電力の高品位薄型表示素子に対するニーズが高まっている。中でも液晶表示素子は、液晶分子の配列を電気的に制御することで光学特性を変化させる表示原理を採用している。このため、上記ニーズに対応できる表示素子として活発な研究開発が行われ、商品化もされている。
しかしながら液晶表示素子の大部分は、裏面に設けた光源(バックライト)から液晶に入射される光の透過性を制御して画像を表示している。そのため、明るいところでは画像が見にくいという欠点がある。また常に光源を点灯しておく必要があるため消費電力の点でも満足できない。
これらの問題を解決する表示素子の研究が盛んに検討されている。その1つとして、電気泳動表示素子が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。これらの電気泳動表示素子は、間隙を開けた状態で配置された一対の基板を備えており、各基板には少なくとも一方が透明な導電層からなる電極がそれぞれ形成されている。基板の間隙には、帯電し着色した多数の電気泳動粒子、および電気泳動粒子とは別の色で着色した分散媒が充填されている。この他、帯電した極性や色において異なる、複数の種類の電気泳動粒子が、無色の分散媒とともに充填されたものもある。
このような電気泳動表示素子において、一方の電極に負電圧を、他方の極に正電圧を印加すると、正に帯電した電気泳動粒子は負電極を覆うように集まる。この負電極側から表示素子を眺めると、電気泳動粒子の色を見ることができる。印加電圧を反転させると、着色された媒体の色、または他の電気泳動粒子の色を見ることになる。このような電圧駆動を、多数配列した画素単位で行うことにより、任意の画像や文字を表示することも可能である。
また、分散媒に染料を添加して透明着色した分散媒を用いることで、カラー表示を行う試みもなされている(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)。
サーマルリソグラフィックオフセット印刷の分野においては、オーバーコート組成物として、300から600nmの吸収バンドを有する水溶性ポリマー染料を含む水溶性の組成物を用いることが開示されている(例えば、特許文献5参照)。
特公昭50−15115号公報 特公昭50−15119号公報 特表2010−525122号公報 国際公開第2005/017046A2パンフレット 特表2010−534746号公報
しかし、前記特許文献1〜特許文献4に記載の電気泳動表示素子では、色ムラが生じたり、色再現性が不十分であるため透明性が不十分であった。また、前記特許文献5に記載の組成物を電気泳動表示素子分野に適用することも困難である。
本発明は、透明性に優れた電気泳動組成物およびマイクロカプセル、並びに、色再現性に優れた電気泳動表示素子を提供することを課題とする。
前記課題を解決する本発明は、以下のとおりである。
<1> 分子内に、少なくとも2つの発色部位を有し、前記分子内の前記発色部位のうち、極大吸収波長が最小である第1の発色部位と、極大吸収波長が最大であり、前記第1の発色部位の極大吸収波長との差が50nm〜400nmである第2の発色部位とが共有結合で結合している染料、非水溶性分散媒、及び、帯電粒子を含有する電気泳動組成物である。
<2> 前記染料が、前記第1の発色部位を有する繰り返し単位と、前記第2の発色部位を有する繰り返し単位とを、少なくとも含むポリマー染料である前記<1>に記載の電気泳動組成物である。
<3> 前記ポリマー染料は、更に、非水溶性重合性化合物に由来する繰り返し単位を5質量%〜95質量%を含む前記<2>に記載の電気泳動組成物である。
<4> 前記染料が緑色用染料であるときは、前記第1の発色部位の極大吸収波長帯が400nm〜500nmであり、前記第2の発色部位の極大吸収波長帯が600nm〜700nmである前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<5> 前記第1の発色部位が下記式(1)〜(4)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、前記第2の発色部位が、前記第1の発色部位とは異なる部分構造であり、かつ、下記式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有する前記<4>に記載の電気泳動組成物である。
式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、前記Ar、及び前記Arの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
<6> 前記染料が青色用染料であるときは、前記第1の発色部位の極大吸収波長帯が500nm〜575nmであり、前記第2の発色部位の極大吸収波長帯が625nm〜700nmである前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<7> 前記第1の発色部位が下記式(1)〜(5)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、前記第2の発色部位が、前記第1の発色部位とは異なる構造であり、かつ、下記式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有する前記<4>に記載の電気泳動組成物である。
式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、前記Ar、及び前記Arの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(5)中、R13〜R16は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R13〜R16の少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
<8> 前記染料が赤色用染料であるときは、前記第1の発色部位の極大吸収波長帯が400nm〜475nmであり、前記第2の発色部位の極大吸収波長帯が525nm〜600nmである前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<9> 前記第1の発色部位が下記式(1)〜(4)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、前記第2の発色部位が、前記第1の発色部位とは異なる構造であり、かつ、下記式(1)〜(5)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有する前記<8>に記載の電気泳動組成物である。
式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、前記Ar、及び前記Arの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
式(5)中、R13〜R16は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R13〜R16の少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
<10> 前記染料は、前記第1の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absと、前記第2の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absとの比(Abs:Abs)が、0.5:1〜1:0.5の範囲である前記<1>〜前記<9>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<11> 前記共有結合は、ラジカル重合による結合である前記<1>〜前記<10>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<12> 前記第1の発色部位および前記第2の発色部位は、ポリアクリレート繰り返し構造、ポリメタクリレート繰り返し構造、ポリスチレン繰り返し構造、ポリアクリルアミド繰り返し構造、ポリメタクリルアミド繰り返し構造、ポリビニルエーテル繰り返し構造から選択される少なくとも1つの繰り返し構造を介して結合している前記<1>〜前記<11>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<13> 前記帯電粒子が、酸化チタン粒子とカーボンブラック粒子との少なくとも一方である前記<1>〜前記<12>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物である。
<14> 前記<1>〜前記<13>のいずれか1つに記載の電気泳動組成物を含有するマイクロカプセルである。
<15> 電極を有する第1の基板と、前記<14>に記載のマイクロカプセルを含有するマイクロカプセル層と、電極を有する第2の基板と、をこの順に有する電気泳動表示素子である。
本発明によれば、透明性に優れた電気泳動組成物およびマイクロカプセル、並びに、色再現性に優れた電気泳動表示素子が提供される。
実施例1で用いた緑色用ポリマー染料(PG−1)の分光スペクトル測定における吸収波長(λ)に対する吸光度(Abs)をプロットした図である。
以下、本発明の電気泳動組成物について詳細に説明する。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「光」という語は、可視光線のみならず、紫外線、エックス線、ガンマ線などの高エネルギー線、電子線のような粒子線等を含む概念として用いる。
本明細書中、アクリル酸、メタクリル酸のいずれか或いは双方を示すため「(メタ)アクリル酸」と、アクリレート、メタクリレートのいずれか或いは双方を示すため「(メタ)アクリレート」と、それぞれ表記することがある。
また、含有量は特に断りのない限り、質量換算で示し、特に断りのない限り、質量%は、組成物の総量に対する割合を表し、「固形分」とは、組成物中の溶剤を除く成分を表す。
<電気泳動組成物>
本発明の電気泳動組成物は、分子内に、少なくとも2つの発色部位を有し、前記分子内の前記発色部位のうち、極大吸収波長が最小である第1の発色部位と、極大吸収波長が最大であり、前記第1の発色部位の極大吸収波長との差が50nm〜400nmである第2の発色部位とが共有結合で結合している染料(以下、「特定染料」ともいう)、非水溶性分散媒、及び、帯電粒子を含有する。
電気泳動表示素子において、カラー電気泳動表示をするためには、染料に代表される色素を電気泳動組成物に含有することで実現される。なかでも、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)に着色された電気泳動組成物を並置配列された方式が提案されており、その場合、着色は、通常、光の極大吸収波長が異なる2種以上の色素を混合することにより行なわれる。たとえば、緑色の形成には、イエロー色素とシアン色素を混合することが一般的である。ここで、イエロー色素とシアン色素とのどちらか一方が偏在したり、両者の量比が変化することにより、黄色味が強くなったり、青色味が強くなる等して、目的とする緑色を得ることができなくなる。そのため、染料を用いて着色を調節するためには、2種以上の染料を用い、用いる染料の量比や電気泳動組成物中の染料の均一分散性により色合いを調整するのが一般的である。反対に、染料の量比や組成物中の染料の分散均一性によって、カラー電気泳動表示の色合いが変化してしまい、量比が崩れたり、染料の分散が均一でなくなると、色ムラや、色再現性が低下すると考えられる。
また、既述のように、電気泳動表示素子は、一般に、間隙を開けた状態で配置された一対の基板を備えており、各基板には少なくとも一方が透明な導電層からなる電極がそれぞれ形成され、これらの基板間に電気泳動組成物が配置されている。染料は、一般に、光や熱により劣化し易く、熱を帯び易い電極周辺に存在する染料は、電極から離れて存在する染料に比べて劣化が進み易いと考えられる。また、電気泳動組成物に用いられていた染料は、帯電量が多いものほど、電気泳動表示素子内を移動し易く、染料の存在分布が変わり易かった。換言すれば染料が均一に分散しにくかった。
そのため、従来は、電気泳動組成物中の低分子量の染料が劣化したり、染料の存在分布のバラツキにより、異種染料の量比のバランスが崩れ、色合いが変化したり、色再現性が低下することがあり、これらに起因して電気泳動組成物の透明性、ひいては電気泳動表示素子の透明性が低下することがあった。
これに対し、本発明の電気泳動組成物の構成によれば、電気泳動組成物の透明性が高く、従って、本発明の電気泳動組成物を含有するマイクロカプセル及び、該マイクロカプセルを含有する電気泳動表示素子の透明性を高くすることができる。
かかる理由は定かではないが、次の理由によるものと推察される。
本発明の電気泳動組成物が含有する染料(特定染料)は、分子内に、少なくとも2つの発色部位を有し、前記分子内の前記発色部位のうち、極大吸収波長が最小である第1の発色部位と、極大吸収波長が最大であり、前記第1の発色部位の極大吸収波長との差が50nm〜400nmである第2の発色部位とが共有結合で結合している。つまり、特定染料は、いわば、同一分子内に、二色以上の色素を有している染料である。
なお、本発明においては、染料とは、水、アルコール等の特定の分散媒に溶解する発色要素をいい、色素とは、分散媒の溶解性に関わらず、光の極大吸収波長を1つ有する発色要素をいう。
従来の染料は、分子中に発色部位を1つ有し、この場合、分散媒に溶解する色素と、染料とは同義である。
特定染料は、非水溶性分散媒に溶解し、分子中に二色以上の色素(発色部位)を有する発色要素であって、極大吸収波長を2つ以上有する。
既述のように、従来の電気泳動組成物に含まれる染料は、2種以上の染料(色素)が組み合わさることにより、種々の色合いを生み出すものの、その内の、例えば、1種が劣化することによって量比のバランスが崩れたり、一部の染料が偏在することにより色ムラが生ずると考えられる。しかし、本発明で用いる特定染料は、同一分子内に異種の色素(発色部位)を有することにより、分子1つで所望の色合いを作り上げることができる。また、特定染料は、異種の色素(発色部位)が、互いに共有結合により結合しているため、一方の色素のみが他方の色素から離れて存在する等の偏在が生じない。また、特定染料が電極周辺へ移動してしまったとしても、特定染料分子中の一部の色素(発色部位)のみが劣化して色素の量比バランスが崩れることも考え難い。
上述のシアン色素とイエロー色素とによる緑色の呈色を例に挙げれば、同一分子内に、イエロー色素(発色部位)とシアン色素(発色部位)とを共有結合で結び付けた緑色の特定染料は、分子設計によりイエロー色素(発色部位)とシアン色素(発色部位)との量比が固定化される。従って、電気泳動組成物の調製の都度、黄色味が強まったり、青色味が強まる等の色ムラが生じにくく、分子設計により生じる所望の緑色の再現性が高くなると考えられる。
このように、特定染料は、分子構造によって、色素(発色部位)の量比が固定されるため、色再現性が高く、色素(発色部位)同士が結ばれ、一部の色素が偏在することにもならないため、色ムラが抑制されると考えられる。
その結果、電気泳動組成物が濁りにくく、透明性が高くなると考えられる。
従って、本発明の電気泳動組成物を用いてマイクロカプセルを得、また、電気泳動表示素子を得れば、色が濁らず、透明性の高いカラー電気泳動表示が可能となると考えられる。
以下、本発明の電気泳動組成物について、詳細に説明する。
〔特定染料〕
本発明における特定染料は、分子内に、少なくとも2つの発色部位を有し、前記分子内の前記発色部位のうち、極大吸収波長が最小である第1の発色部位と、極大吸収波長が最大であり、前記第1の発色部位の極大吸収波長との差が50nm〜400nmである第2の発色部位とが共有結合で結合して構成される。
特定染料は、分子内に、少なくとも第1の発色部位と第2の発色部位とを有するが、第3、第4の発色部位、及びそれ以上の発色部位の存在を排除するものではなく、発色部位が分子内に3つ以上あってもよい。そのように分子内に少なくとも2つ存在する発色部位のうち、極大吸収波長が最も小さい(最小の)発色部位を、第1の発色部位と称し、極大吸収波長が最も大きい(最大の)発色部位を、第2の発色部位と称する。また、第1の発色部位の極大吸収波長を、λとも称し、第2の発色部位の極大吸収波長を、λとも称する。
特定染料においては、第1の発色部位の極大吸収波長(λ)と第2の発色部位の極大吸収波長(λ)との差(Δλ)が50nm〜400nmである。すなわち、50nm≦Δλ(=|λ−λ|)≦400nmである。
なお、本発明において、発色部位の極大吸収波長の測定は、当該発色部位を有する色素を塩化メチレンに溶解させた色素の0.005質量%溶液を、1cm石英セルを用い、室温(25℃)で分光スペクトル測定することにより行なう。
具体的には、特定染料を、例えば、後述するポリマー染料とする場合には、特定染料は、少なくとも、第1の発色部位を有する重合性化合物と、第2の発色部位を有する重合性化合物とを共重合して得られるが、当該特定染料のλは、第1の発色部位を有する重合性化合物を塩化メチレンに溶解した0.005質量%溶液を上記条件で分光スペクトル測定することにより測定される。
極大吸収波長の差が50nm未満の色素は、同じような色相をしているため、色相に差異をつけるため、第1の発色部位の極大吸収波長(λ)と第2の発色部位の極大吸収波長(λ)との差(Δλ)を、少なくとも50nm以上とする。一方、可視光の吸収波長帯はおよそ380nm〜770nmの範囲にあるため、Δλは最大でも400nmが限度である。
Δλは、色再現域の向上の観点から、60nm〜380nmであることが好ましく、70nm〜350nmであることがより好ましい。
特定染料のΔλは、第1の発色部位および第2の発色部位の構造を調整することにより制御することができる。
また、特定染料は、各発色部位の極大吸収波長における吸光度(光線の吸収強度)が、次の比率であることが好ましい。
第1の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absと、第2の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absとの比(Abs:Abs)が、0.5:1〜1:0.5の範囲であることが好ましい。かかる範囲とすることで、色再現域を高めることができる。Abs:Absは0.6:1〜1:0.6とすることがより好ましい。
Abs及びAbsは、特定染料の分子中の第1の発色部位の含有割合と第2の発色部位の含有割合とを調整することにより制御することができる。
すなわち、Abs及びAbsの吸光度比は、第1の発色部位と第2の発色部位との量比に相当する。
各発色部位の極大吸収波長における吸光度は、特定染料の分子中の第1の発色部位の含有割合と第2の発色部位の含有割合に対応した各色の色素溶液(色素を塩化メチレンに溶解させた溶液)を調製し、それぞれの吸光度を測定する。具体的には、第1の発色部位と第2の発色部位との含有割合(第1:第2)が2:3である場合には、第1の発色部位を有する色素の色素溶液と、第2の発色部位を有する色素の色素溶液とを、色素濃度が2:3となるように調製する。
特定染料が、後述するポリマー染料である場合、例えば、第1の発色部位を有する重合性化合物Xと、第2の発色部位を有する重合性化合物Yとを重合し、X由来の繰り返し単位xとY由来の繰り返し単位yとの質量比x:yが2:3のポリマー染料である場合には、重合性化合物Xの溶液と、重合性化合物Yの溶液と、それぞれ濃度比が2:3となるように調製する。例えば、重合性化合物Xの0.004質量%溶液と、重合性化合物Yの0.006質量%溶液とを調製すればよい。
なお、色素を塩化メチレンに溶解させた色素溶液を、1cm石英セルを用い、室温(25℃)で分光スペクトル測定する点においては、極大吸収波長の測定と同様である。
各発色部位の、λ、λ、Δλ、Abs、及び、Absは、通常、特定染料を何色の染料として用いるかにより異なるのが一般的である。
以下、特定染料を、緑色用染料として用いるとき、青色用染料として用いるとき、及び、赤色用染料として用いるとき、に分けて、各色のλ、λ、Δλ、Abs、及び、Abs、並びに、各発色部位の態様ついて説明する。なお、各色用の特定染料のλ、λ、Δλ、Abs、及び、Absを、次のように称する。
緑色(G)用染料;λG1、λG2、Δλ、AbsG1、及び、AbsG2
青色(B)用染料;λB1、λB2、Δλ、AbsB1、及び、AbsB2
赤色(R)用染料;λR1、λR2、Δλ、AbsR1、及び、AbsR2
−緑色(G)用染料−
特定染料を緑色(G)用染料として用いるときは、λG1が400nm〜500nmであり、λG2が600nm〜700nmであることが好ましい。また、Δλは150nm〜250nmであることが好ましい。AbsG1:AbsG2は0.6:1〜1:0.6であることが好ましい。
λG1が400nm〜500nmであるためには、特定染料の第1の発色部位は、下記式(1)〜(4)で表される部分構造の少なくとも1つを有していることが好ましい。
特定染料の第1の発色部位は、式(1)〜(4)で表される部分構造の全てを含んでいてもよいし、式(1)〜(4)で表される部分構造のうちのいずれか1つのみを有してもよい。
式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、Ar、及びArの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
「少なくとも1つの水素原子が取り除かれている」とは、例えば、Ar及びArが共にベンゼン環を表すとき、Ar及びArのどちらか一方または両方が2価の基であるフェニレン基、あるいは3価以上のベンゼン環であることを意味する。すなわち、式(1)で表される部分構造が、1価の基または2価以上の連結基の構造となって、第2の発色部位等の他の部分構造と結合し得る状態であることを意味する。後述する式(2)〜(5)で表される各部分構造においても同様である。また、後述する青色(B)用染料、および赤色(R)用染料においても同様である。
なお、第2の発色部位が式(1)〜(5)で表される部分構造を有する場合には、「少なくとも1つの水素原子が取り除かれている」とは、式(1)〜(5)で表される部分構造が、1価の基または2価以上の連結基の構造となって、第1の発色部位等の他の部分構造と結合し得る状態であることを意味する。また、後述する青色(B)用染料、および赤色(R)用染料においても同様である。
以上のように式(1)および後述する式(2)〜式(5)で表される部分構造は、あくまで部分構造であるが、本明細書では、式(1)および後述する式(2)〜式(5)で表される部分構造について、便宜上、他の部分構造に結合するための水素原子を取り除いていない構造、すなわち、1つの分子として成り立つ構造の態様を説明する。
式(1)において、ArまたはArで表される芳香環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、アントラセン、インデン、インダン、ビフェニル、ピリジン、キノリン、チアゾール、ベンゾチアゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ピリミジン、チオフェン、ピロール、フラン、ピラゾールなどが挙げられる。
中でも、ベンゼン、ピリジン、チアゾール、ピラゾール及びピリミジンが好ましく、ベンゼンおよびピリジンがより好ましい。
Ar及びArは、それぞれ独立に、更に置換基を有していてもよい。
式(1)で表される部分構造は、Arが、ベンゼンであり、Arが、ベンゼン、ピリジン、チアゾール、またはピラゾールである組合せが好ましい。
置換基としては、例えば、脂肪族基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、脂肪族オキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、脂肪族オキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、脂肪族スルホニル基、アリールスルホニル基、ヘテロ環スルホニル基、脂肪族スルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、ヘテロ環スルホニルオキシ基、スルファモイル基、脂肪族スルホンアミド基、アリールスルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、ヘテロ環オキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルフィニル基、アリールスルフィニル基、脂肪族チオ基、アリールチオ基、ヒドロキシ基、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、脂肪族オキシアミノ基、アリールオキシアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、ハロゲン原子、スルファモイルカルバモイル基、カルバモイルスルファモイル基、ジ脂肪族オキシホスフィニル基、ジアリールオキシホスフィニル基等を挙げることができる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基から選択される基を挙げることができる。
式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくともから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
〜Rは、各々独立に、更に、既述の置換基を有していてもよい。
式(2)において、R〜Rで表されるアルキル基としては、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、または環状のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、n−オクチル基、t−オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
中でも、メチル基、エチル基、及びn−ブチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
式(2)において、R〜Rで表されるアリール基としては、炭素数6〜36のアリール基が好ましく、フェニル基、2−ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる
中でも、フェニル基、及び2−ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
式(2)において、R〜Rで表されるアルコキシ基としては、炭素数6〜28のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、アミルオキシ基、イソアミルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチル−ヘキシルオキシ基等が挙げられる
中でも、メトキシ基、エトキシ基、及びイソプロポキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
式(2)において、R〜Rで表されるアリールオキシ基としては、炭素数6〜36のアリールオキシ基が好ましく、具体例として、フェノキシ基、p−メチルフェノキシ基、p−クロロフェノキシ基、p−メトキシフェノキシ基等が挙げられる
中でも、フェノキシ基、及びp−メチルフェノキシ基が好ましく、フェノキシ基がより好ましい。
式(2)において、R〜Rで表されるアミノ基としては、1級アミノ基、置換基を1つ有する2級アミノ基、置換基を2つ有する3級アミノ基が挙げられる。アミノ基が有し得る置換基は、既述の置換基が挙げられる。
中でも、アミノ基、ジアルキルアミノ基、及びモノアリールアミノ基が好ましく、アミノ基およびモノアリールアミノ基がより好ましい。
式(2)において、R〜Rで表されるアルキルチオ基およびアリールチオ基としては、アルキルチオ基が有するアルキル基が、R〜Rで表されるアルキル基であることが好ましく、アリールチオ基が有するアリール基が、R〜Rで表されるアリール基である態様が好ましい。
式(2)において、R〜Rで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子が挙げられる。
中でも、フッ素原子 、及び塩素原子が好ましい。
式(2)で表される部分構造は、Rが、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、アリールチオ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、スルホン酸基であり、Rが、水素原子、ハロゲン原子、カルボニル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、ハロゲン原子、カルボニル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、アリールチオ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、スルホン酸基であり、Rが、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、アリールチオ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、スルホン酸基であり、Rが、水素原子、ハロゲン原子、カルボニル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、ハロゲン原子、カルボニル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、アリールチオ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、又は、スルホン酸基である組合せが好ましい。
式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
前記環構造およびAは、各々独立に、更に、既述の置換基を有していてもよい。
式(3)において、炭素原子を含み、Het1で示される環構造で表される芳香環としては、式(3)で表される窒素原子と二重結合で結合する炭素原子(>C=)を構成員として含み得る芳香環であれば、特に制限されず、例えば、ベンゼン環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾロトリアゾール環、ピロロトリアゾール環、ナフタレン環、 、ピリジン環、キノリン環等が挙げられる。
中でも、ベンゼン環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾロトリアゾール環、及び、ピロロトリアゾール環が好ましい。
式(3)において、炭素原子を含み、Het1で示される環構造で表される非芳香環としては、式(3)で表される窒素原子と二重結合で結合する炭素原子(>C=)を構成員として含み得る非芳香環であれば、特に制限されず、例えば、チアゾリン環、オキサゾリン環、イミダゾリン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、テトラヒドロピロール環等が挙げられる。
中でも、チアゾリン環、及び、オキサゾリン環が好ましい。
式(3)において、Aで表される芳香環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、アントラセン、インデン、インダン、ビフェニル、ピリジン、キノリンなどが挙げられる。
中でも、ベンゼン、ナフタレン、ピリジン、及び、キノリンが好ましく、ベンゼンおよびピリジンがより好ましい。
式(3)において、Aで表される非芳香環としては、例えば、シクロヘプタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等のシクロ脂肪族環、シクロ脂肪族環を構成する1つ以上の炭素原子が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子に置き換えられた置換シクロ脂肪族環等が挙げられる。
中でも、チアゾリン環、オキサゾリン環、イミダゾリン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、及びテトラヒドロピロール環が好ましく、チアゾリン環、オキサゾリン環、及びイミダゾリン環がより好ましい。
式(3)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het1で示される環構造が、ベンゼン環、ナフタレン環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾロトリアゾール環、又は、ピロロトリアゾール環であり、Aが、ベンゼン環、又は、ピリジン環である組合せが好ましい。
式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。
前記環構造、R、R10、およびAは、各々独立に、更に、既述の置換基を有していてもよい。
式(4)において、炭素原子を含み、Het2で示される環構造で表される芳香環としては、式(4)で表される3価の炭化水素基(=CH−)と二重結合で結合する炭素原子(>C=)を構成員として含み得る芳香環であれば、特に制限されず、例えば、ベンゼン環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾロトリアゾール環、ピロロトリアゾール環、ナフタレン環、ピリジン環、キノリン環、インドレニン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環等が挙げられる。
中でも、ベンゼン環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾロトリアゾール環、ピロロトリアゾール環、ナフタレン環、ピリジン環、キノリン環、及び、インドレニン環が好ましい。
式(4)において、炭素原子を含み、Het2で示される環構造で表される非芳香環としては、式(4)で表される3価の炭化水素基(=CH−)と二重結合で結合する炭素原子(>C=)を構成員として含み得る非芳香環であれば、特に制限されず、例えば、チアゾリン環、オキサゾリン環、イミダゾリン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、テトラヒドロピロール環等が挙げられる。
中でも、チアゾリン環、オキサゾリン環、及び、イミダゾリン環が好ましい。
式(4)において、RおよびR10で表されるアルキル基としては、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、または環状のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、n−オクチル基、t−オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
中でも、メチル基、及び、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
式(4)において、Aで表される芳香環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、アントラセン、インデン、インダン、ビフェニル、ピリジン、キノリン、インドレニン、チアゾール、ベンゾチアゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール等が挙げられる。
中でも、ベンゼン、ピリジン、及び、インドレニンが好ましく、ベンゼン、及び、ピリジンがより好ましい。
式(4)において、Aで表される非芳香環としては、例えば、シクロヘプタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等のシクロ脂肪族環、シクロ脂肪族環を構成する1つ以上の炭素原子が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子に置き換えられた置換シクロ脂肪族環等が挙げられる。
中でも、チアゾリン環、オキサゾリン環、イミダゾリン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、及び、テトラヒドロピロール環が好ましく、チアゾリン環、及び、オキサゾリン環がより好ましい。
式(4)で表される部分構造は、いわゆるポリメチン色素であってもよい。ポリメチン色素としては、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素が挙げられる。これらの具体的な化合物については、例えば、N. Tyutyulkov著、Polymethine Dyes−Structure and Properties, St. Kliment Ohridski University Press, Sofia, 1991年に記載のものが挙げられる。
式(4)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het2で示される環構造が、ベンゼン環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾロトリアゾール環、ピロロトリアゾール環、ナフタレン環、ピリジン環、キノリン環、又は、インドレニン環であり、Rが、水素原子であり、R10が、水素原子であり、Aが、ベンゼン環、ピリジン環、又は、インドレニン環である組合せが好ましい。
特定染料が緑色(G)用である場合には、第1の発色部位は、上記部分構造の中でも、式(1)で表される部分構造、及び、式(4)で表される部分構造を有することが好ましく、式(1)で表される部分構造を有することがより好ましい。
次に、特定染料が緑色(G)用である場合の、第2の発色部位が有すると好ましい部分構造について説明する。
λG2が600nm〜700nmであるためには、特定染料の第2の発色部位は、第1の発色部位とは異なる部分構造であり、かつ、前記式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有することが好ましい。
特定染料の第2の発色部位は、式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の全てを含んでいてもよいし、式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造のうちのいずれか1つのみを有してもよい。
式(1)〜(4)で表される部分構造の詳細は、既述のとおりであるが、λG2が600nm〜700nmであるためには、式(1)〜(4)で表される部分構造は、それぞれ、次の構成であることが好ましい。
式(1)で表される部分構造は、Arが、ベンゼンであり、Arが、チアゾールである組合せが好ましい。
式(2)で表される部分構造は、Rが、アミノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基である組合せが好ましい。
式(3)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het1で示される環構造が、ピロロトリアゾールであり、Aが、ベンゼンである組合せが好ましい。
式(4)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het2で示される環構造が、ピロロトリアゾール、インドレニン、又はピリドンであり、Rが、水素原子、又はヒドロキシ基であり、R10が、素原子であり、Aが、ベンゼン、又はインドレニンである組合せが好ましい。
特定染料を緑色(G)用染料として用いるときは、第2の発色部位は、フタロシアニン誘導体に由来する部分構造を有していてもよい。
ここで、フタロシアニン誘導体に由来する部分構造は、フタロシアニン誘導体から、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている状態をいう。
「少なくとも1つの水素原子が取り除かれている」とは、式(1)において説明したとおりであり、フタロシアニン誘導体が、1価の基または2価以上の連結基の構造となって、第1の発色部位等の他の部分構造と結合し得る状態であることを意味する。
特定染料が緑色(G)用である場合には、第2の発色部位は、上記部分構造の中でも、式(3)で表される部分構造、式(4)で表される部分構造、及び、フタロシアニン誘導体に由来する部分構造を有することが好ましい。
次に、特定染料が青色(B)用である場合の、第1の発色部位が有すると好ましい部分構造について説明する。
−青色(B)用染料−
特定染料を青色(B)用染料として用いるときは、λB1が500nm〜575nmであり、λB2が625nm〜700nmであることが好ましい。また、Δλは60nm〜180nmであることが好ましい。AbsB1:AbsB2は0.6:1〜1:0.6であることが好ましい。
λB1が500nm〜575nmであるためには、特定染料の第1の発色部位は、前記式(1)〜(4)で表される部分構造及び後述する式(5)で表される部分構造の少なくとも1つを有していることが好ましい。
特定染料の第1の発色部位は、式(1)〜(5)で表される部分構造の全てを含んでいてもよいし、式(1)〜(5)で表される部分構造のうちのいずれか1つのみを有してもよい。
式(1)〜(4)で表される部分構造の詳細は、既述のとおりであるが、λB1が500nm〜575nmであるためには、式(1)〜(4)で表される部分構造は、それぞれ、次の構成であることが好ましい。
式(1)で表される部分構造は、Arが、ベンゼンであり、Arが、チアゾールである組合せが好ましい。
式(2)で表される部分構造は、Rが、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基である組合せが好ましい。
式(3)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het1で示される環構造が、ピラゾール、又は、ピラゾロトリアゾールであり、Aが、ベンゼンである組合せが好ましい。
式(4)で表される部分構造は、
炭素原子を含み、Het2で示される環構造が、インドレニン、バルビツール、チオバアルビツール、又は、ピリドンであり、Rが、水素原子、又は、ヒドロキシ基であり、R10が、水素原子であり、Aが、ベンゼン、又は、インドレニンである組合せが好ましい。
特定染料を青色(B)用染料として用いるときは、第1の発色部位は、下記式(5)で表される部分構造を有していてもよい。
式(5)中、R13〜R16は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R13〜R16の少なくともから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。
式(5)において、R13〜R16で表されるアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、及び、ハロゲン原子の詳細は、式(2)で説明したアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、及び、ハロゲン原子と同義である。
特定染料を青色(B)用染料として用いるときは、式(5)におけるR13〜R16で表されるアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、及び、ハロゲン原子の好ましい態様は、次のとおりである。
アルキル基は、メチル基、エチル基、及びブチル基が好ましく、メチル基、及び、エチル基がより好ましい。
アリール基は、フェニル基、2−ナフチル基、及びビフェニル基が好ましく、フェニル基、及び、2−ナフチル基がより好ましい。
アルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、及びブトキシ基が好ましく、メトキシ基、及び、エトキシ基がより好ましい。
アリールオキシ基は、フェノキシ基、2−ナフチルオキシ、及び、ビフェニルオキシ基が好ましく、フェノキシ基がより好ましい。
アミノ基は、アミノ基、ジアルキルアミノ基、及びモノアリールアミノ基が好ましく、アミノ基、及び、ジアルキルアミノ基がより好ましい。
アルキルチオ基は、メチルチオ基、エチルチオ基、及びブチルチオ基が好ましく、メチルチオ基、及び、エチルチオ基がより好ましい。
アリールチオ基は、フェニルチオ基、2−ナフチルチオ基、及び、ビフェニルチオ基が好ましく、フェニルチオ基、及び、2−ナフチルチオ基がより好ましい。
ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、及び臭素原子が好ましく、フッ素原子、及び、塩素原子がより好ましい。
式(5)で表される部分構造は、R13が、水素原子、アルキル基、又は、アリール基であり、R14が、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アルキル基、アリール基、又は、カルボニルであり、R15が、水素原子、アルキル基、又は、アリール基であり、R16が、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アルキル基、アリール基、又は、カルボニルである組合せが好ましい。
特定染料が青色(B)用である場合には、第1の発色部位は、上記部分構造の中でも、式(3)で表される部分構造、及び、式(4)で表される部分構造を有することが好ましく、式(4)で表される部分構造を有することがより好ましい。
次に、特定染料が青色(B)用である場合の、第2の発色部位が有すると好ましい部分構造について説明する。
λB2が625nm〜700nmであるためには、特定染料の第2の発色部位は、第1の発色部位とは異なる部分構造であり、かつ、前記式(1)〜(4)で表される部分構造及び前記フタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有することが好ましい。
特定染料の第2の発色部位は、式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の全てを含んでいてもよいし、式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造のうちのいずれか1つのみを有してもよい。
式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の詳細は、既述のとおりであるが、λB2が625nm〜700nmであるためには、式(1)〜(4)で表される部分構造は、それぞれ、次の構成であることが好ましい。
式(1)で表される部分構造は、Arが、ベンゼンであり、Arが、チアゾールである組合せが好ましい。
式(2)で表される部分構造は、Rが、アミノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基である組合せが好ましい。
式(3)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het1で示される環構造が、ピロロトリアゾールであり、Aが、ベンゼンである組合せが好ましい。
式(4)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het2で示される環構造が、ピロロトリアゾール、インドレニン、又は、ピリドンであり、Rが、水素原子、又は、ヒドロキシ基であり、R10が、水素原子であり、Aが、ベンゼン、又は、インドレニンである組合せが好ましい。
特定染料が青色(B)用である場合には、第2の発色部位は、上記部分構造の中でも、式(3)で表される部分構造、式(4)で表される部分構造、及び、フタロシアニン誘導体に由来する部分構造を有することが好ましい。
次に、特定染料が赤色(R)用である場合の、第1の発色部位が有すると好ましい部分構造について説明する。
−赤色(R)用染料−
特定染料を赤色(R)用染料として用いるときは、λR1が400nm〜475nmであり、λR2が525nm〜600nmであることが好ましい。また、Δλは60nm〜180nmであることが好ましい。AbsR1:AbsR2は0.6:1〜1:0.6であることが好ましい。
λR1が400nm〜475nmであるためには、特定染料の第1の発色部位は、前記式(1)〜(4)で表される部分構造の少なくとも1つを有していることが好ましい。
特定染料の第1の発色部位は、式(1)〜(4)で表される部分構造の全てを含んでいてもよいし、式(1)〜(4)で表される部分構造のうちのいずれか1つのみを有してもよい。
式(1)〜(4)で表される部分構造の詳細は、既述のとおりであるが、λR1が400nm〜475nmであるためには、式(1)〜(4)で表される部分構造は、それぞれ、次の構成であることが好ましい。
式(1)で表される部分構造は、Arが、ベンゼンであり、Arが、ベンゼン、ピリジン、チアゾール、又は、ピリミジンである組合せが好ましい。
式(2)で表される部分構造は、Rが、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、アルキル基、アリール基、又は、カルボニルであり、Rが、水素原子、アルキル基、アリール基、又は、カルボニルであり、Rが、水素原子、アリールチオ基、スルホン酸、又は、ヒドロキシ基であり、Rが、水素原子、アリールチオ基、スルホン酸、又は、ヒドロキシ基であり、Rが、水素原子、アルキル基、アリール基、又は、カルボニルであり、Rが、水素原子、アルキル基、アリール基、又は、カルボニルであり、Rが、水素原子、アリールチオ基、スルホン酸、又は、ヒドロキシ基である組合せが好ましい。
式(3)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het1で示される環構造が、イソオキサゾールであり、Aが、ベンゼンである組合せが好ましい。
式(4)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het2で示される環構造が、イソオキサゾールであり、Rが、水素原子であり、R10が、水素原子であり、Aが、ベンゼンである組合せが好ましい。
特定染料が赤色(R)用である場合には、第1の発色部位は、上記部分構造の中でも、式(1)で表される部分構造、及び、式(4)で表される部分構造を有することが好ましく、式(1)で表される部分構造を有することがより好ましい。
次に、特定染料が赤色(R)用である場合の、第2の発色部位が有すると好ましい部分構造について説明する。
λR2が525nm〜600nmであるためには、特定染料の第2の発色部位は、第1の発色部位とは異なる部分構造であり、かつ、前記式(1)〜(5)で表される部分構造の少なくとも1つを有することが好ましい。
特定染料の第2の発色部位は、式(1)〜(5)で表される部分構造の全てを含んでいてもよいし、式(1)〜(5)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造のうちのいずれか1つのみを有してもよい。
式(1)〜(4)で表される部分構造の詳細は、既述のとおりであるが、λG2が525nm〜600nmであるためには、式(1)〜(4)で表される部分構造は、それぞれ、次の構成であることが好ましい。
式(1)で表される部分構造は、Arが、ベンゼンであり、Arが、チアゾールである組合せが好ましい。
式(2)で表される部分構造は、Rが、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、カルボニル、又は、シアノ基であり、Rが、水素原子、アミノ基、又は、アリールチオ基である組合せが好ましい。
式(3)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het1で示される環構造が、ピラゾール、又は、ピラゾロトリアゾールであり、Aが、ベンゼンである組合せが好ましい。
式(4)で表される部分構造は、炭素原子を含み、Het2で示される環構造が、インドレニン、バルビツール、チオバアルビツール、又は、ピリドンであり、Rが、水素原子、又は、ヒドロキシ基であり、R10が、水素原子であり、Aが、ベンゼン、又は、インドレニンである組合せが好ましい。
式(5)で表される部分構造は、R13が、水素原子、アルキル、又は、アリール基であり、R14が、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アルキル、アリール基、又は、カルボニルであり、R15が、水素原子、アルキル、又は、アリール基であり、R16が、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アルキル、アリール基、又は、カルボニルである組合せが好ましい。
特定染料が赤色(R)用である場合には、第2の発色部位は、上記部分構造の中でも、式(3)で表される部分構造、式(5)で表される部分構造を有することが好ましく、3を有することがより好ましい。
本発明において、特定染料は、同一分子内に含まれる上記の発色部位同士が、共有結合によって結合している。共有結合で結合している発色部位は、少なくとも第1の発色部位と第2の発色部位であるが、特定染料が同一分子内に更に、第3、第4またはそれ以上の発色部位を有する場合は、第3の発色部位が共有結合で第1の発色部位または第2の発色部位と結合していてもよい。
具体的には、既述の発色部位となる部分構造同士を直接、化学反応によって結合することが考えられる。しかし、発色部位同士の直接の結合は、反応容易性等の化合物同士の相性等を考慮する必要があるなど、結合し得る態様が限定される場合がある。また、発色部位と他の発色部位との間隔が近いと、各極大吸収波長が長波長側または短波長側にシフトすることに起因する発色の変化により、所望の色を呈する染料分子を合成し難い場合もある。
従って、反応が容易であり、発色部位の極大吸収波長に、波長シフトなどの影響を与えないように結合する観点から、重合性基を有する発色部位の重合性基部分を反応せしめ、共重合することが好ましい。
「重合性基を有する発色部位」は、エチレン性二重結合やエポキシ環に代表される重合性基が、既述の発色部分となる部分構造と結合している化合物を意味し、換言すれば、発色部位を有する重合性化合物(「重合性色素」とも称する)である。
すなわち、特定染料は、第1の発色部位を有する繰り返し単位と、第2の発色部位を有する繰り返し単位とを、少なくとも含むポリマー染料であることが好ましく、ポリマー染料は、発色部位を有する重合性化合物を共重合することにより得られる。
特定染料として、上記構成のポリマー染料を用いると、第1の発色部位を有する繰り返し単位の単位数と、第2の発色部位を有する繰り返し単位の単位数とを制御し易いため、既述の吸光度比(Abs:Abs)を調整し易くなる。
第1の発色部位を有する繰り返し単位と、第2の発色部位を有する繰り返し単位との結合は、ラジカル重合による共有結合であることが好ましい。
発色部位を有する重合性化合物としては、具体的には、発色部位となる部分構造を有するアクリレート、発色部位となる部分構造を有するメタクリレート、発色部位となる部分構造を有するスチレン、発色部位となる部分構造を有するアクリルアミド、発色部位となる部分構造を有するメタクリルアミド、発色部位となる部分構造を有するビニルエーテル等が挙げられる。
上記の発色部位を有する重合性化合物を用いてポリマー染料となる特定染料をえた場合、特定染料における第1の発色部位を有する繰り返し単位および第2の発色部位を有する繰り返し単位は、ポリアクリレート繰り返し構造、ポリメタクリレート繰り返し構造、ポリスチレン繰り返し構造、ポリアクリルアミド繰り返し構造、ポリメタクリルアミド繰り返し構造、ポリビニルエーテル繰り返し構造等を有する。
例えば、第1の発色部位と第2の発色部位とが、ポリアクリレート繰り返し構造、ポリメタクリレート繰り返し構造、ポリスチレン繰り返し構造、ポリアクリルアミド繰り返し構造、ポリメタクリルアミド繰り返し構造、ポリビニルエーテル繰り返し構造から選択される少なくとも1つの繰り返し構造を介して結合している構造態様が挙げられる。
以下、ポリマー染料の合成に好適な、発色部位を有する重合性化合物(重合性色素)Y−1〜Y−9、M−1〜M−6、およびC−1〜C−4を示す。なお、Y−1〜Y−9は重合性イエロー色素、M−1〜M−6は重合性マゼンタ色素、C−1〜C−4は重合性シアン色素である。
また特定染料の合成に有用な発色部位を有する重合性化合物は、下記具体例に限られるものではない。
各具体例の右下に示す括弧内には、各具体例を、塩化メチレンに溶解させた0.005質量%溶液を、1cm石英セルを用い、室温(25℃)で、島津製作所社製、UV/visスペクトルメーターUV3400により分光スペクトル測定したときの極大吸収波長λmaxを示す。
本発明の電気泳動組成物は、後述する非水溶性分散媒を含有する。従って、特定染料の非水溶性分散媒への溶解性を高めるため、ポリマー染料は、発色部位を有する繰り返し単位のほかに、非水溶性重合性化合物に由来する繰り返し単位を有していることが好ましい。特定染料の非水溶性分散媒への溶解性を高める観点から、非水溶性重合性化合物に由来する繰り返し単位のポリマー染料中の割合は、ポリマー染料の全質量に対して5質量%〜95質量%であることが好ましく、20質量%〜80質量%であることがより好ましく、30質量%〜70質量%であることがさらに好ましい。
非水溶性重合性化合物に由来する繰り返し単位を構成する非水溶性重合性化合物としては、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルエーテル等が挙げられる。
中でも、エステル部のアルキル基が炭素数1〜10であるアルキル(メタ)アクリレートが好ましい。
ポリマー染料は、既述のように、第1の発色部位を有する重合性化合物と第2の発色部位を有する重合性化合物とをラジカル重合して製造することが好ましく、さらに、第1の発色部位を有する重合性化合物と第2の発色部位を有する重合性化合物と非水溶性重合性化合物とをラジカル重合して製造することがより好ましい。
ポリマー染料における第1の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absと、第2の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absとの比(Abs:Abs)を、0.5:1〜1:0.5の範囲とする観点から、第1の発色部位を有する重合性化合物と第2の発色部位を有する重合性化合物との共重合反応における量比(第1の発色部位を有する重合性化合物の質量:第2の発色部位を有する重合性化合物の質量)は、0.5:1〜1:0.5とすることが好ましく、0.6:1〜1:0.6とすることがより好ましい。
ポリマー染料の重量平均分子量(Mw)は、2,000〜1,000,000であることが好ましく、4,000〜500,000であることがより好ましく、5,000〜100,000であることが特に好ましい。
緑色用染料、青色用染料、及び赤色用染料の各染料を得るための、上記発色部位を有する重合性化合物の具体例の好ましい組み合わせ、かかる色素と非水溶性重合性化合物の好ましい組み合わせ、量比(質量基準)、及び、これらの重合性化合物をラジカル重合することにより得られるポリマー染料の重量平均分子量(Mw)を表1に示す。
本発明の電気泳動組成物中の特定染料の含有量は、電気泳動組成物全質量に対して、0.01質量%〜50質量%であることが好ましく、0.1質量%〜20質量%であることがより好ましく、0.5質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。
〔非水溶性分散媒〕
本発明の電気泳動組成物は、少なくとも1種の非水溶性分散媒を含有する。
非水溶性分散媒としては、特定染料を溶解し、後述する帯電粒子を溶解しない非水溶性分散媒が好ましい。
例えば、n−ヘキサン、n−オクタン、ジイソプロピルナフタレン、Isopar(商品名:エクソン モービル社製)、シリコンオイルなどが挙げられ、ジイソプロピルナフタレンまたはIsoparが好ましい。非水溶性分散媒は、上記分散媒の1種のみで構成されていてもよいし、2種以上の混合により構成されていてもよい。
本発明の電気泳動組成物中の非水溶性分散媒の含有量は、電気泳動組成物全質量に対して、10質量%〜100質量%であることが好ましく、30質量%〜100質量%であることがより好ましく、40質量%〜90質量%であることがさらに好ましい。
〔帯電粒子〕
本発明の電気泳動組成物は、少なくとも1種の帯電粒子を含有する。
帯電粒子は、正帯電粒子または負帯電粒子として働く。すなわち、電気泳動組成物は、正帯電粒子および負帯電粒子の少なくとも一方を含有し、正帯電粒子および負帯電粒子の両方を含有することがより好ましい。このとき、正および負の帯電粒子が共存すると、両粒子が凝集することがあるため、2種類の帯電粒子を組み合わせる場合は、正および負の帯電粒子のどちらか一方と、非帯電粒子を組み合わせることが好ましい。
帯電粒子の色は特に制限されないが、白色または黒色が好ましく、正帯電粒子および負帯電粒子を用いる場合は、正帯電粒子および負帯電粒子の一方が黒色で、他方が白色であることが好ましい。つまり、正帯電粒子が黒色であるときは、負帯電粒子が白色であり、正帯電粒子が白色であるときは、負帯電粒子が黒色であることが好ましい。
非帯電粒子の色は、特に制限されないが、正帯電粒子および負帯電粒子を用いる場合は、正帯電粒子および負帯電粒子のいずれか一方の色であることが好ましく、非帯電粒子の一部を正帯電粒子と同じ色とし、残部を負帯電粒子と同じ色としてもよい。
白色粒子としては、酸化チタン粒子、酸化ケイ素粒子、酸化亜鉛粒子、酸化スズ粒子等の金属酸化物の粒子が挙げられ、これらの粒子を1種のみ用いた構成であってもよいし、2種以上を混合した構成であってもよい。以上の中でも、酸化チタン粒子が好ましい。
黒色粒子としては、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、チタンブラック等の黒色顔料の粒子が挙げられ、これらの粒子を1種のみ用いた構成であってもよいし、2種以上を混合した構成であってもよい。以上の中でも、カーボンブラック粒子が好ましい。
また、白色粒子や黒色粒子を、正帯電化、負帯電化、または非帯電化する手法としては、各色粒子に、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、または、非イオン性ポリマーを物理吸着する方法や、カチオン性基を有するアルコキシシラン、アニオン性基を有するアルコキシシラン、または、非イオン性基を有するアルコキシシランを用いて粒子表面を化学修飾する方法等が挙げられる。
各色粒子に、カチオン性基を有するカチオン性ポリマーを物理吸着したり、カチオン性基を有するアルコキシシランにより表面処理を施すことで、正帯電粒子が得られる。
カチオン性基としては、第1級〜第3級アミノ基、第4級アンモニウム塩基等が挙げられる。
各色粒子に、アニオン性基を有するアニオン性ポリマーを物理吸着したり、アニオン性基を有するアルコキシシランにより表面処理を施すことで、負帯電粒子が得られる。
アニオン性基としては、カルボキシ基、スルホ基、カルボン酸塩基、スルホン酸塩基が挙げられる。
また、各色粒子に、非イオン性ポリマーを物理吸着したり、非イオン性基を有するアルコキシシランにより表面処理を施すことで、非帯電粒子が得られる。
非イオン性基としては、水酸基、(窒素原子が無置換の)アミド基、−(R−O)n−Hで表されるアルキルエーテル基(Rはアルキル基、nは繰り返し単位数を表す)等が挙げられる。
各色粒子に対して物理吸着をする各種ポリマーおよび、各色粒子の表面を化学修飾する各種アルコキシシランは、1種のみを用いてもよいし、2種以上の併用でもよい。
さらに、帯電粒子は、市販の帯電粒子を用いてもよい。
本発明の電気泳動組成物中の帯電粒子の含有量は、電気泳動組成物の全質量に対して、1質量%〜80質量%であることが好ましく、5質量%〜60質量%であることがより好ましい。帯電粒子の含有量が5質量%以上であることで、コントラスト比の高い電気泳動表示をすることができ、80質量%以下であることで、駆動電圧が低く応答速度の速いカラー電気泳動表示をすることができる。
<マイクロカプセル、電気泳動表示素子>
本発明のマイクロカプセルは、本発明の電気泳動組成物を含有して構成される。
また、本発明の電気泳動表示素子は、電極を有する第1の基板と、本発明のマイクロカプセルを含有するマイクロカプセル層と、電極を有する第2の基板と、をこの順に有して構成される。つまり、本発明の電気泳動表示素子は、本発明のマイクロカプセルを含有するマイクロカプセル層が、電極を有する第1の基板と電極を有する第2の基板とによって挟持されている層構成をなしている。第1の基板または第2の基板いずれか一方の基板を表示側とすればよい。
本発明の電気泳動組成物を内包させたマイクロカプセルを用いて電気泳動表示素子を得ることで、単に基板間にマイクロカプセルを最密充填させるだけで、簡単に表示素子を作製することができる。
本発明の電気泳動組成物を内包するマイクロカプセルは、界面重合法、in situ重合法、コアセルベーション法などの方法で得ることができる。
これらの方法については、近藤 保 編「マイクロカプセルその機能と応用」財団法人日本規格協会 1991年3月発行に詳しく記載されている。
マイクロカプセルを形成する材料は、光を十分に透過させる材料が好ましく、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ゼラチンなどが挙げられ、またはこれらの共重合体などが挙げられる。また、マイクロカプセルを基板に配置する方法は特に制限されないが、インクジェット方式のノズルを使用することができる。
本発明の電気泳動組成物をマイクロカプセル内に充填する方法は特に限定されないが、通常は、毛管現象を利用するがインクジェット方式のノズルを使用する方法なども適用できる。
電極を有する第1の基板および電極を有する第2の基板の基板材料は、特に制約されず、表示側の基板の材料は、透明な材料、例えば、ガラス、プラスチックなどが用いられる。非表示側の基板の材料は、必ずしも透明である必要はなく、例えば、金属、プラスチックなどが挙げられる。
プラスチックとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアルケン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂(例えば、PET、PEN)等を使用することができる。
電極には、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、酸化スズ、酸化インジウム、金、クロムなどの金属蒸着膜等を使用することができ、電極をパターンとして形成する場合、フォトリソグラフィー法などを用いことができる。
本発明の電気泳動表示素子において、一方の電極に負電圧を、他方の極に正電圧を印加すると、正に帯電した電気泳動粒子は負電極を覆うように集まる。この負電極側から表示素子を眺めると、電気泳動粒子の色を見ることができる。印加電圧を反転させると、着色された媒体の色、または他の電気泳動粒子の色を見ることになる。このような電圧駆動を、多数配列した画素単位で行うことにより、任意の画像や文字を表示することも可能である。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例中の含有率としての「%」、及び、「部」は、いずれも質量基準に基づくものである。
まず、緑色(G)用特定染料である緑色用ポリマー染料(PG−1)および、緑色用ポリマー染料(PG−2)の合成例を示す。
<合成例1> 緑色用ポリマー染料(PG−1)の合成
下記合成スキームに示すように、第1の発色部位を有する重合性化合物である重合性イエロー色素(Y−1)を0.70g、第2の発色部位を有する重合性化合物である重合性シアン色素(C−1)を0.75g、非水溶性重合性化合物であるブチルメタクリレート(S−1)を2.7g、プロピレングリコールメチルエーテルー2−アセテートを0.5ml、それぞれ混合し、窒素雰囲気下において80℃に加熱撹拌した。さらに、重合開始剤AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)50mgを添加し、80℃にて6時間撹拌してラジカル重合をし、反応液を得た。
得られた反応液を冷却後、反応液にメタノール50mlを添加し、析出した固体をろ別した。得られた固体をTHF(テトラヒドロフラン)に溶解させた後、メタノールを添加して晶析させて、目的とする下記構造式の緑色用ポリマー染料(PG−1)1.6gを得た。
なお、緑色用ポリマー染料(PG−1)において、x:y:zは、質量基準で20:30:50である。また、緑色用ポリマー染料(PG−1)の重量平均分子量は55,000であった。
緑色用ポリマー染料(PG−1)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。
得られた緑色用ポリマー染料(PG−1)の塩化メチレンに溶解させた0.005質量%溶液を、1cm石英セルを用い、室温(25℃)で、島津製作所社製、UV/visスペクトルメーターUV3400により分光スペクトル測定したときの吸収波長のプロットを図1に示す。
なお、表2に示す緑色用ポリマー染料(PG−1)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absは、既述の測定方法により測定した値である。後述する実施例のポリマー染料も同様である。
<合成例2> 緑色用ポリマー染料(PG−2)の合成
合成例1の緑色用ポリマー染料(PG−1)の合成において、第1の発色部位を有する重合性化合物である重合性イエロー色素(Y−1)0.70gに代えて、第1の発色部位を有する重合性化合物である重合性イエロー色素(Y−2)0.70gを用いたほかは同様にしてラジカル重合を行い、下記構造の緑色用ポリマー染料(PG−2)1.8gを得た。
なお、緑色用ポリマー染料(PG−2)において、x:y:zは、質量基準で25:25:50である。また、緑色用ポリマー染料(PG−2)の重量平均分子量は52,000であった。
緑色用ポリマー染料(PG−2)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。
<合成例3> 青色用ポリマー染料(PB−1)の合成
合成例1の緑色用ポリマー染料(PG−1)の合成において、重合性イエロー色素(Y−1)0.70gに代えて、重合性マゼンタ色素(M−1)0.80gを用いたほかは同様にして、下記構造の青色用ポリマー染料(PB−1)1.3gを得た。
なお、青色用ポリマー染料(PB−1)において、x:y:zは、質量基準で30:35:35である。また、青色用ポリマー染料(PB−1)の重量平均分子量は48,000であった。
青色用ポリマー染料(PB−1)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。
<合成例4>青色用ポリマー染料(PB−2)の合成
合成例1の緑色用ポリマー染料(PG−1)の合成において、重合性イエロー色素(Y−1)0.70gに代えて、重合性マゼンタ色素(M−4)0.80gを用いたほかは同様にして、下記構造の青色用ポリマー染料(PB−2)1.5gを得た。
なお、青色用ポリマー染料(PB−2)において、x:y:zは、質量基準で35:35:30である。また、青色用ポリマー染料(PB−2)の重量平均分子量は62,000であった。
青色用ポリマー染料(PB−2)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。

<合成例5>赤色用ポリマー染料(PR−1)の合成
合成例1の緑色用ポリマー染料(PG−1)の合成において、重合性シアン色素(C−1)0.75gに代えて、重合性マゼンタ色素(M−1)0.75gを用いたほかは同様にして、下記構造の赤色用ポリマー染料(PR−1)1.5gを得た。
なお、赤色用ポリマー染料(PR−1)において、x:y:zは、質量基準で25:25:50である。また、赤色用ポリマー染料(PR−1)の重量平均分子量は48,000であった。
赤色用ポリマー染料(PR−1)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。
<合成例6>赤色用ポリマー染料(PR−2)の合成
合成例2の緑色用ポリマー染料(PG−2)の合成において、重合性シアン色素(C−1)0.75gに代えて、重合性マゼンタ色素(M−1)0.80gを用いたほかは同様にして、下記構造の赤色用ポリマー染料(PR−2)1.7gを得た。
なお、赤色用ポリマー染料(PR−2)において、x:y:zは、質量基準で20:30:50である。また、赤色用ポリマー染料(PR−2)の重量平均分子量は52,000であった。
赤色用ポリマー染料(PR−2)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。
<帯電粒子の製造>
アミノプロピルトリメトキシシラン処理したアエロジルA130粉末を、混合した体積平均一次粒径10μmのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状の黒色帯電粒子〔積水化成品工業(株)製テクポリマーMBX−ブラック〕と、イソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの粉末を混合した体積平均一次粒径10μmの酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状白色帯電粒子〔積水化成品工業(株)製テクポリマーMBX−ホワイト〕を使用し、これらを質量比(黒色帯電粒子:白色帯電粒子)〜3:5の割合で混合した。この際、互いの摩擦によって黒色帯電粒子(CB)は正に、白色帯電粒子(TiO)は負に帯電した。
<非水溶性分散媒の製造>
非水溶性分散媒として、IsoparG(エクソン社製)2.89gにSpan85(和光純薬株式会社製)0.01gを溶解した混合溶媒1を、実施例1〜実施例6における非水要請分散媒として用いた。
〔実施例1〕
混合溶媒1(非水溶性分散媒)2.9gの中に白色帯電粒子2.0g、黒色帯電粒子0.1g、及び緑色用ポリマー染料(PG−1)0.3gを加え、40℃に加温しながら超音波を20分照射し、実施例1の電気泳動組成物1を調製した。
〔実施例2〜実施例6〕
実施例1の電気泳動組成物1の製造において、緑色用ポリマー染料(PG−1)に代えて、表2に示される特定染料を用いた他は同様にして、実施例2〜実施例6の電気泳動組成物2〜6を調製した。
〔比較例1〕
特許文献5(特表2010−534746号公報)の段落番号[0095]および[0096]に記載される実施例1に準じる方法により、比較用のポリマー染料(P−101)を得た。
具体的には、合成例1の緑色用ポリマー染料(PG−1)の合成において、重合性シアン色素(C−1)、及び重合性イエロー色素(Y−1)に代えて、それぞれ、分散オレンジ3(アルドリッチ社製)とアクリル酸エチルクロライドとの付加物、及び分散レッド1アクリレート(アルドリッチ社製)を用い、ブチルメタクリレート(S−1)の代わりにビニルイミダゾールを用いたほかは同様にして、下記構造の比較用の赤色用ポリマー染料(P−101)1.5gを得た。
なお、赤色用ポリマー染料(P−101)において、x:y:zは、質量基準で25:25:50である。また、赤色用ポリマー染料(P−101)の重量平均分子量は55,000であった。
赤色用ポリマー染料(P−101)の第1の発色部位の極大吸収波長λ、第2の発色部位の極大吸収波長λ、及びその差であるΔλ、並びに、吸光度比Abs:Absを表2に示した。
次に、実施例1の電気泳動組成物1の製造において、緑色用ポリマー染料(PG−1)に代えて、得られた比較用ポリマー染料(P−101)を用いた他は同様にして、比較例1の電気泳動組成物101を調製した。
〔比較例2〕
−比較用の緑色用染料(P−102)の合成−
シアン色素として、重合性シアン色素(C−1)0.15gと、イエロー色素として重合性イエロー色素(Y−1)0.15gとをそれぞれ用意し、両者を重合せずに混合して、比較用の緑色用染料(P−102)を得た。比較用染料(P−102)は、高分子色素化合物である緑色用ポリマー染料(PG−1)と異なり、2種のモノマー色素を混合した色素組成物である。
緑色用染料(P−102)を構成する重合性イエロー色素(Y−1)の極大吸収波長をλとし、重合性シアン色素(C−1)の極大吸収波長をλとして、λとλとの差であるΔλを算出し、表2に示した。また、表2に示す吸光度比Abs:Absは、重合性イエロー色素(Y−1)の吸光度:重合性シアン色素(C−1)の吸光度である。
次に、実施例1の電気泳動組成物1の製造において、緑色用ポリマー染料(PG−1)に代えて、得られた比較用染料(P−102)を用いた他は同様にして、比較例2の電気泳動組成物102を調製した。
<電気泳動組成物の透明性評価>
得られた電気泳動組成物1〜6および電気泳動組成物101〜102について、島津製作所社製、UV/visスペクトルメーターUV3400を用いて、白色状態と着色状態の吸収スペクトルを測定することにより、電気泳動組成物の透明性を評価した。評価結果を表2に示す。なお、評価基準は次のとおりである。
−評価基準−
◎:白色状態において、着色がみられない。
○:白色状態において、わずかに着色がみられる。
△:白色状態において、着色が不均一にみられる。
×:白色状態において、全面が着色されている。
表2より、特定染料を用いた電気泳動組成物は、透明性が高く、電気泳動表示素子に適用したときに、透明性が高く、コントラストに優れた電気泳動表示素子が得られることが期待される。
<マイクロカプセル液の調製と、電気泳動表示素子の製造>
実施例1〜実施例6の各電気泳動組成物1〜6を用いて、マイクロカプセル1〜6を製造し、得られたマイクロカプセル1〜6を用いて電気泳動表示素子1〜6を得た。詳細には次のとおりである。
−マイクロカプセル液の調製−
攪拌装置、滴下ロート、およびpHメーターを備えた100ml容器に、ゼラチン1.7gを加え、脱イオン水31.7gを加えてゼラチンを溶解させ、40℃に加温しながら泡を巻き込まないようゆっくり攪拌し、滴下ロートから電気泳動組成物(電気泳動組成物1〜6)13.3gを15分かけて滴下し、終了後さらに30分攪拌を続けた。
その後アラビアゴム1.7gを脱イオン水8.2gに溶解したものを加え、10質量%酢酸水溶液によりpHを4に調整し、10℃まで冷却してグルタルアルデヒド25質量%水溶液0.8mlを加え、ゆっくり温度を室温にまで戻し、3時間攪拌を続けた。
その後一夜間静置して、上澄みをデカンテーションにより除去した後、脱イオン水を30g加え、ゆっくり攪拌した後静置して再度デカンテーションにより上澄みを除去して、ポリビニルアルコール(PVA217:クラレ株式会社製)5質量%溶液を10g加え、1質量%アンモニア水溶液によりpHを7.5に調整してマクロカプセル液(マクロカプセル液1〜6)を調製した。
−電気泳動表示素子の製造−
表面にITOを蒸着した厚さ100μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に、調製したマクロカプセル液を、厚さが150μmとなるようにドクターブレードを用いて塗工し、室温で12時間乾燥させた後、その上に厚さ30μmの粘着剤を塗工したITO蒸着PETフイルム(厚さ100μm)をラミネートし、電気泳動表示素子(電気泳動表示素子1〜6)を製造した。
対抗するITO面間に、1Hzの矩形波によりピーク値10Vの電圧を印加しながら、PETフイルム面に対し45°の方向から白色光を照射し、PETフイルム面に対し90°の方向の反射濃度を、室温(約25℃)の条件下で測定した。
その結果、電気泳動表示素子1〜6のいずれにおいても、反射濃度は印加する矩形波に従って変化し、印加電圧がマイナス10Vの反射率は2%以下、印加電圧を反転させてプラス10Vとした場合の反射率は48%であり、コントラスト比は24と優れた表示特性を示した。

Claims (15)

  1. 分子内に、少なくとも2つの発色部位を有し、前記分子内の前記発色部位のうち、極大吸収波長が最小である第1の発色部位と、極大吸収波長が最大であり、前記第1の発色部位の極大吸収波長との差が50nm〜400nmである第2の発色部位とが共有結合で結合している染料、非水溶性分散媒、及び、帯電粒子を含有する電気泳動組成物。
  2. 前記染料が、前記第1の発色部位を有する繰り返し単位と、前記第2の発色部位を有する繰り返し単位とを少なくとも含むポリマー染料である請求項1に記載の電気泳動組成物。
  3. 前記ポリマー染料は、更に、非水溶性重合性化合物に由来する繰り返し単位を5質量%〜95質量%含む請求項2に記載の電気泳動組成物。
  4. 前記染料が緑色用染料であるときは、前記第1の発色部位の極大吸収波長帯が400nm〜500nmであり、前記第2の発色部位の極大吸収波長帯が600nm〜700nmである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  5. 前記第1の発色部位が下記式(1)〜(4)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、前記第2の発色部位が、前記第1の発色部位とは異なる部分構造であり、かつ、下記式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有する請求項4に記載の電気泳動組成物。

    〔式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、前記Ar、及び前記Arの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。〕

    〔式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕
  6. 前記染料が青色用染料であるときは、前記第1の発色部位の極大吸収波長帯が500nm〜575nmであり、前記第2の発色部位の極大吸収波長帯が625nm〜700nmである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  7. 前記第1の発色部位が下記式(1)〜(5)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、前記第2の発色部位が、前記第1の発色部位とは異なる構造であり、かつ、下記式(1)〜(4)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有する請求項4に記載の電気泳動組成物。

    〔式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、前記Ar、及び前記Arの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。〕

    〔式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(5)中、R13〜R16は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R13〜R16の少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。〕
  8. 前記染料が赤色用染料であるときは、前記第1の発色部位の極大吸収波長帯が400nm〜475nmであり、前記第2の発色部位の極大吸収波長帯が525nm〜600nmである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  9. 前記第1の発色部位が下記式(1)〜(4)で表される部分構造の少なくとも1つを有し、前記第2の発色部位が、前記第1の発色部位とは異なる構造であり、かつ、下記式(1)〜(5)で表される部分構造及びフタロシアニン誘導体に由来する部分構造の少なくとも1つを有する請求項8に記載の電気泳動組成物。

    〔式(1)中、Ar、及びArは、各々独立に、芳香環を表し、前記Ar、及び前記Arの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(2)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R〜Rの少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。〕

    〔式(3)中、炭素原子を含み、Het1で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表し、前環構造および前記Aの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(4)中、炭素原子を含みHet2で示される環構造は、芳香環または非芳香環を表し、Aは、芳香環または非芳香環を表す。RおよびR10は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは0、1、または2を表す。前記環構造、前記A、前記Rおよび前記R10の少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子が取り除かれている。〕

    〔式(5)中、R13〜R16は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、スルホン酸基、カルボン酸基、ハロゲン原子、またはシアノ基であり、かつ、前記R13〜R16の少なくとも1つから、少なくとも1つの水素原子が取り除かれた基を表す。〕
  10. 前記染料は、前記第1の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absと、前記第2の発色部位の極大吸収波長における吸光度Absとの比(Abs:Abs)が、0.5:1〜1:0.5の範囲である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  11. 前記共有結合は、ラジカル重合による結合である請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  12. 前記第1の発色部位および前記第2の発色部位は、ポリアクリレート繰り返し構造、ポリメタクリレート繰り返し構造、ポリスチレン繰り返し構造、ポリアクリルアミド繰り返し構造、ポリメタクリルアミド繰り返し構造、ポリビニルエーテル繰り返し構造から選択される少なくとも1つの繰り返し構造を介して結合している請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  13. 前記帯電粒子が、酸化チタン粒子とカーボンブラック粒子との少なくとも一方である請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の電気泳動組成物。
  14. 請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の電気泳動組成物を含有するマイクロカプセル。
  15. 電極を有する第1の基板と、請求項14に記載のマイクロカプセルを含有するマイクロカプセル層と、電極を有する第2の基板と、をこの順に有する電気泳動表示素子。


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