JP5472558B2 - 微粒子、微粒子の製造方法、微粒子分散液およびそれを用いた画像表示媒体、装置 - Google Patents
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ただしこの微粒子は表面にイオン性官能基を持たないので粒子単独での外部電界に対する応答性はそれほど高くない。したがって、帯電制御剤を添加するなど何らかの手段で粒子が帯電するようにして泳動機能を付与しなければならないが、その制御は困難であった。
即ち、上記課題は、以下の本発明によって解決される。
(1)「下記一般式(I)に示される少なくとも1種のモノマー(A1)、塩基性基もしくは酸性基を有することとなるモノマーまたは塩基性基もしくは酸性基を有するモノマー(A2)、及び、下記一般式(II)に示されるシリコーンマクロマーを共重合した共重合体からなり、粒径が0.3〜1μmであることを特徴とする微粒子;
また、本発明によれば、少なくとも一般式(I)に示されるモノマー(A1)を含むモノマー混合物(A)を共重合することにより微粒子を得るので、粒形が小さく散乱強度が高い微粒子を得ることができるという優れた効果が発揮され、また、モノマー(A)を可溶化する溶媒中で共重合を行い、該溶媒に不溶な共重合体である粒子を析出させることにより、さらに粒径のばらつきが少なく散乱強度も高い微粒子を得ることができるという優れた効果が発揮され、さらに、共重合を行なう溶媒が非極性有機溶媒であることにより、非極性有機溶媒中で安定に分散する微粒子を得ることができるという優れた効果が発揮され、さらに、モノマー(A)がさらに少なくともマクロマーを含むものであることによって、マクロマー部位と溶媒との相溶性により、さらに溶媒中で安定に分散する微粒子を得ることができるという優れた効果が発揮され、また、マクロマーが一般式(II)に示されるシリコーンマクロマーであることにより、シリコーン部位と非極性有機溶媒の相溶性により、非極性有機溶媒中でさらに安定に分散する微粒子を得ることができるという優れた効果が発揮される。
さらに、本発明によれば、前記第(1)項乃至第(3)項のいずれか1における微粒子を含む微粒子を非極性溶媒に分散させることにより、粒子の光散乱強度が高く非極性溶媒中での分散安定性も高いので、電気泳動表示に好適な粒子分散液が得られるという優れた効果が発揮される。また、少なくとも前記の粒子分散液を含有してなることにより、白色反射率が高く表示メモリー性に優れた画像表示媒体および画像表示装置を提供することができるという優れた効果が発揮される。
このうち上記一般式(I)に示す化合物はナフタレン骨格に起因する高い屈折率とビニル基に起因する重合反応性を有する。すなわち一般式(I)に示す化合物をモノマー(A1)として含むモノマー(A)から得られる共重合体は高い屈折率を有する固体となりうる。一般式(I)に示す化合物の例としては1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどが挙げられる。また、ナフタレン環に結合する任意の水素原子は屈折率や重合反応時の析出速度を制御する目的で炭素数1〜12のアルキル基またはハロゲン基によって置換されていても良い。
アミノ基のような塩基性基を有するモノマー(A22)の例としては、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、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、N,N−ジブチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジ−tert−ブチルアミノエチルアクリレート、N−フェニルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジフェニルアミノエチルメタクリレート、アミノスチレン、ジメチルアミノスチレン、N−メチルアミノエチルスチレン、ジメチルアミノエトキシスチレン、ジフェニルアミノエチルスチレン、N−フェニルアミノエチルスチレン、2−N−ピペリジルエチル(メタ)アクリレート、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニル−6−メチルピリジン等が挙げられる。
図1において(1)および(2)は導電層で少なくとも一方は光透過性である。導電層としてはAl、Ag、Ni、Cu等の金属やITO、SnO2、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あるいは合成樹脂バインダに混合して塗布したものが用いられる。
導電剤としては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。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、図示しない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(1)、(2)は、異方導電性を示す層であってもよいし、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(1)、(2)の一部に電源電極をコンタクトすれば導電層(1)、(2)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。表示を行なうには導電層(1)、(2)間の電圧印加手段を用意すればよいので、簡便である。
マイクロカプセルの作製方法としては、コアセルベーション法、相分離法など公知の方法が使用でき特に限定されない。4は白色粒子である。白色粒子としては前記本発明の1乃至3の実施の形態における微粒子が挙げられる。微粒子分散液における固形分の重量割合は、所望の濃度の色が得られるように適宜設定されるが、0.1〜25重量%程度が適当である。これら各成分を非極性溶媒中に加え混合分散することにより微粒子分散液を得る。この場合、分散手段としてホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、アトライター等公知の分散手段を用いてもよい。
着色分散媒(5)には分散微粒子(4)の分散性を制御するために分散剤などが必要に応じて添加されることもある。使用される染料の例としては、上記分散媒に可溶な油溶性染料が挙げられ、Colour IndexにおいてSolvent dyeに分類される染料が好適に使用される。これらの染料にはアゾ系、アントラキノン系、フタロシアニン系、トリアリルメタン系の各色の染料が存在する。
これら油性染料は、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)、ヴァリファーストブラック(1802、1807、3804、3810、3820、3830)が代表的なものとして挙げられるが、本発明の目的に反しない限り、ここに記載された染料以外の油性染料又は油溶性染料であっても構わない。
図2において、(4A)、(4B)は白色ないし着色微粒子(4A)、(4B)であり、微粒子(4A)、(4B)の色および帯電極性はそれぞれ異なる。白色ないし着色微粒子(4A)、(4B)は、接着支持層(6)中に固定されたマイクロカプセル(3)中に分散媒(7)とともに封入されている。
図2において、分散媒(7)は、無色透明であることが白色ないし着色微粒子(4A)、(4B)の色の違いに基づく画像のコントラストに悪影響を与えないので好ましい。分散媒(7)には分散粒子の分散性を制御するために分散剤などが必要に応じて添加されることもある。粒子分散液を構成する白色粒子の例としては、前記白色粒子が挙げられる。着色粒子の例としては、公知の白色以外の電気泳動粒子が挙げられる。
図2において(1)および(2)は導電層で少なくとも一方は光透過性である。導電層としては前記の材料が使用できる。導電層(1)、(2)の一部に電源電極をコンタクトすれば導電層(1)、(2)の間に電界を生じさせることが可能となり、2種の粒子(4A)、(4B)は確実にかつそれぞれ逆方向に移動できる。表示を行なうには導電層(1)、(2)間の電圧印加手段を用意すればよいので、簡便である。
図3に示されるように、本発明の画像表示装置(10)は画像表示媒体(11)を備え、そして、図示しない駆動回路、演算回路、内部メモリ、電源等を備えている。表示媒体における電極は、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。図3において、(12)は筺体であり、また、(13)は情報入力手段である。
(微粒子の作製)
撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器にシリコーンオイル(信越化学 KF−96L 1cs)10mLに2−ビニルナフタレン(新日鐵化学)3g、シリコーンマクロマー(チッソ サイラプレーンFM0721)1.5g、を溶解し、さらに4−ビニルベンジルクロリドを2−ビニルナフタレンに対して10mol%、過酸化ラウロイルを2−ビニルナフタレンに対して2mol%加え、攪拌しながら65℃に加熱した。この温度で24時間撹拌し反応を終了したところ、白色微粒子が生成した。さらにこれに2−ビニルナフタレンに対して20mol%のトリエチルアミンを加え40℃で24時間撹拌してアミン処理を行なった。その結果平均粒径640nmの泳動粒子を得た。
水290部に尿素10部、レソルシノール1部、エチレン−無水マレイン酸共重合体10部を溶解したものを水酸化ナトリウム水溶液でpHを3.5に調整した。別にイソパラフィン系炭化水素溶媒(エクソン化学 Isopar H)の染料(バイエル マクロレックスブルーRR)飽和溶液30部に上記微粒子6部を加え超音波分散したものを粒子分散液として調製し、この分散液を上記水溶液に加え、さらにホルムアルデヒド溶液25部を加えて50℃で3時間加熱撹拌した。反応終了後吸引ろ過と水洗、乾燥によりマイクロカプセルを回収した。
上記で得られたマイクロカプセルを紫外線硬化エポキシ樹脂(商品名:スリーボンド 3121)中に分散させ、ITO電極付きガラス基板上にワイヤーバーで塗布した。次にもう一枚のITO電極で電極間が100μmになるように塗布膜を挟み、その後紫外線を照射し硬化させた。
上部ITO電極に−100Vを印加すると、白色微粒子は速やかに上部電極側に電着し、上部基板面から見ると白色に見えた。次に上部電極に+100Vを印加すると、白色微粒子は下部電極側に移動し、上部基板側から見ると染料の色に起因する着色状態が鮮明に見られた。また白色表示時の白色反射率(白色入射光量に対する反射光量の割合)は35%であり、この白色状態を電圧印加しない状態で1日放置したところ白色反射率にほとんど変化はなかった。
(画像表示媒体の作製と動作)
白色泳動粒子として酸化チタンを使用した以外は実施例1と同様に画像表示媒体を作製し電圧を印加させて表示切替を行なったところ、白色表示時の白色反射率は初め38%であったが、1日放置したところ20%まで低下した。
(微粒子の作製)
撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器にシリコーンオイル(信越化学 KF−96L 1cs)10mLに2−ビニルナフタレン(新日鐵化学)3g、シリコーンマクロマー(チッソ サイラプレーンFM0721)1.5g、を溶解し、さらに4−ビニル安息香酸を2−ビニルナフタレンに対して10mol%、過酸化ラウロイルを2−ビニルナフタレンに対して2mol%加え、攪拌しながら65℃に加熱した。この温度で24時間撹拌し反応を終了したところ、白色微粒子が得られた。
また、黒色粒子としてカーボンブラック(三菱化学 MA100)10部とポリエチレン90部を加熱により溶融混練し微粉砕したものを準備した。
上記白色微粒子6部、黒色粒子1部、および黒色粒子の分散剤として油溶性界面活性剤(日本ルーブリゾール Solsperse17000)0.1部をシリコーンオイル30部に加えて超音波分散したものを粒子分散液として調製した以外は実施例1と同様に画像表示媒体を作製した。
この画像表示媒体の上部ITO電極に+100Vを印加すると、白色微粒子は速やかに上部電極側に電着し、一方黒色粒子は下部電極側に移動し、上部基板面から見ると白色に見えた。次に上部電極に−100Vを印加すると、白色微粒子は下部電極側に移動し、一方黒色粒子は上部電極側に移動し、上部基板側から見ると黒色に見えた。また白色表示時の白色反射率は40%であり、この白色状態を電圧印加しない状態で1日放置したところ白色反射率にほとんど変化はなかった。
(画像表示媒体の作製と動作)
白色泳動粒子として酸化チタンを使用した以外は実施例1と同様に画像表示媒体を作製し電圧を印加させて表示切替を行なったところ、白色表示時の白色反射率は初め42%であったが、1日放置したところ25%まで低下した。
2:導電層
3:マイクロカプセル
4、4A、4B:白色ないし着色粒子
5:着色分散媒
6:接着支持層
7:分散媒
10:画像表示装置
11:画像表示媒体
12:筺体
13:情報入力手段
Claims (5)
- 少なくとも請求項1に記載の微粒子を非極性溶媒に分散させたことを特徴とする微粒子分散液。
- 所望の間隔を設けて配設され少なくとも一方が光透過性である二つの基板間に、少なくとも請求項3に記載の微粒子分散液を含有してなり、前記二基板間に電圧を印加することによる該粒子の電気泳動により表示動作を行なうことを特徴とする画像表示媒体。
- 請求項4に記載の画像表示媒体を構成要素に有することを特徴とする画像表示装置。
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