JP6363790B2 - エレクトロウェッティング素子及び製造方法 - Google Patents
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Description
ナフィオンを合成する例は、参考文献Journal of New Materials for Electrochemical Systems 1,47―66(1998)の論文にさらに詳しく記載されている。
流体と隣接する第1表面を備える層を有する支持プレートを備え、前記層は、実質的な無極性骨格と、前記骨格からペンダントし、実質的な極性基で終了する少なくとも1つの鎖とを有する材料から少なくとも部分的に形成される、前記エレクトロウェッティング素子。
R1‐An‐R2を有し、
ここで、R1は第1末端基、
R2は第2末端基、
nは、2以上の整数であり、
各前記Aは、
式‐CF2CF2-を有するR3、または、
式‐CFR5CF2-を有するR4
からなるグループから別々に選択され、
ここで、R5は式‐L‐Qを有し、Lはリンカー基、Qは実質的な極性基、
Anは、R3の少なくとも1つとR4の少なくとも1つを含む、
条項1に記載のエレクトロウェッティング素子。
単結合、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、分岐フルオロアルキレン基、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、または、ペルフルオロ分岐アルキレン基
からなるグループから別々に選択される、条項3に記載のエレクトロウェッティング素子。
2〜10個の炭素原子を含む直鎖アルキレン基、2〜10個の炭素原子を含む直鎖フルオロアルキレン基、または、2〜10個の炭素原子を含むペルフルオロ直鎖アルキレン基
からなるグループから別々に選択される、条項3に記載のエレクトロウェッティング素子。
式‐R6R7R8‐を有し、
ここで、R6は、単結合、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、分岐フルオロアルキレン基、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、または、ペルフルオロ分岐アルキレン基のうちの1つであり、
R7は、式‐CHR9-、‐CFR9、または、‐CR9R9‐のうちの1つを有し、各前記R9は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、直鎖フルオロアルキル基、分岐フルオロアルキル基、ペルフルオロ直鎖アルキル基、または、ペルフルオロ分岐アルキル基からなるグループから別々に選択され、
R8は、直鎖アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、または、ペルフルオロ直鎖アルキレン基である、
条項3に記載のエレクトロウェッティング素子。
エーテル基、フルオロエーテル基、ペルフルオロエーテル基、または、以下の式の1つを有する基のうちの1つであり、前記式は、
-O(CH2)z-、
-O(CF2)z-、
-(OCH2CH2)x-、
-OR6R7OR8-、
‐O(R6R7O)zR8‐、若しくは、
‐OR6R7(OCH2CH2)x-
ここで、R6は、単結合、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、分岐フルオロアルキレン基、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、または、分岐ペルフルオロアルキレン基のうちの1つであり、
R7は、式‐CHR9‐若しくは‐CR9R9‐のうちの1つを有する、または、直鎖アルキレン、直鎖フルオロアルキレン、若しくは、ペルフルオロ直鎖アルキレンのうちの1つであり、
各前記R9は、別々に、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、直鎖フルオロアルキル基、分岐フルオロアルキル基、ペルフルオロ直鎖アルキル基、または、ペルフルオロ分岐アルキル基のうちの1つであり、
R8は、直鎖アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、または、ペルフルオロ直鎖アルキレン基であり、
zは、範囲1〜8から選択された値を有する整数で、
xは、範囲1〜3から選択された値を有する整数である、
条項3に記載のエレクトロウェッティング素子。
前記第2末端基は、H、F、または、前記材料のポリマー分子を形成する重合反応を停止する停止剤によって形成された末端基からなるグループから選択される、
条項3に記載のエレクトロウェッティング素子。
前記第2表面を形成する前記層の領域において、前記少なくとも1つの側鎖の追加の1つまたは複数は、前記各実質的な極性官能基が前記少なくとも1つの壁を形成する材料内に位置するように向けられる、
条項18に記載のエレクトロウェッティング素子。
i)前記支持プレートの層を形成する表面を備えること、
ii)前記表面に、層材料であって、実質的な無極性骨格と、実質的な極性基で終了する少なくとも1つのペンダント鎖を有する前記層材料を塗布すること、及び、
iii)前記表面に塗布された前記層材料から前記表面上に前記層を形成すること、
を含む、前記方法。
条項20に記載の方法。
Claims (19)
- 流体に隣接する第1表面を備えた層を有する支持プレートを備え、前記層は、実質的な無極性骨格と、前記骨格からペンダントし、実質的な極性基で終了する少なくとも1つの鎖とを有する材料を少なくとも部分的に備え、前記材料は、
式R 1 ‐A n ‐R 2 を有し、
ここで、R 1 は、第1末端基、
R 2 は、第2末端基、
nは、2以上の整数、且つ、
各前記Aは、
式‐CF 2 CF 2 ‐を有するR 3 、または、
式‐CFR 5 CF 2 ‐を有するR 4
からなるグループから別々に選択され、
ここで、R 5 は、式‐L‐Qを有し、Lはリンカー基、Qは実質的な極性基であり、
A n は、R 3 の少なくとも1つとR 4 の少なくとも1つを含む、
エレクトロウェッティング素子。 - 実質的な無極性骨格と、前記骨格からペンダントし実質的な極性基で終了する少なくとも1つの鎖と、を有する材料を少なくとも部分的に備える層を有する支持プレートを備え、前記層は、流体と隣接する第1表面及び少なくとも1つの壁を有する第2表面を有し、
前記第1表面を有する前記層の領域において、前記骨格からペンダントする前記少なくとも1つの鎖のうちの1つまたは複数の鎖は、前記各実質的な極性官能基が前記第1表面から離れて位置するように向けられ、
前記第2表面は前記第1表面よりも濡れ性が高く、前記第2表面を備える前記層の領域において、前記骨格にペンダントする前記少なくとも1つの鎖のうちの追加の1つまたは複数の鎖は、前記各実質的な極性官能基が前記少なくとも1つの壁を形成する材料内に位置するように向けられる、エレクトロウェッティング素子。 - 前記材料は、アイオノマー、両親媒性物質、前記実質的な無極性骨格が疎水性である材料、または、前記実質的な極性基が親水性である材料のうちの少なくとも1つである、請求項1または請求項2に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 前記材料は、式R1‐An‐R2を有し、
ここで、R1は、第1末端基、
R2は、第2末端基、
nは、2以上の整数、且つ、
各前記Aは、
式‐CF2CF2‐を有するR3、または、
式‐CFR5CF2‐を有するR4
からなるグループから別々に選択され、
ここで、R5は、式‐L‐Qを有し、Lはリンカー基、Qは実質的な極性基であり、
Anは、R3の少なくとも1つとR4の少なくとも1つを含む、
請求項2に記載のエレクトロウェッティング素子。 - 前記R5の少なくとも1つの前記リンカー基Lは、
単結合、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、分岐フルオロアルキレン基、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、または、ペルフルオロ分岐アルキレン基
からなるグループから別々に選択される、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。 - 前記R5の少なくとも1つの前記リンカー基Lは、
2〜10個の炭素原子を含む直鎖アルキレン基、2〜10個の炭素原子を含む直鎖フルオロアルキレン基、または、2〜10個の炭素原子を含むペルフルオロ直鎖アルキレン基
からなるグループから別々に選択される、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。 - 前記R5の少なくとも1つの前記リンカー基Lは、
式‐R6R7R8‐を有し、
ここで、R6は、単結合、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、分岐フルオロアルキレン基、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、または、ペルフルオロ分岐アルキレン基のうちの1つ、
R7は、式‐CHR9‐、‐CFR9、または、‐CR9R9‐のうちの1つを有し、ここで、各前記R9は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、直鎖フルオロアルキル基、分岐フルオロアルキル基、ペルフルオロ直鎖アルキル基、または、ペルフルオロ分岐アルキル基からなるグループから別々に選択され、
R8は、直鎖アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、または、ペルフルオロ直鎖アルキレン基である、
請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。 - 前記リンカー基Lの少なくとも1つの前記R8は、1〜8個の炭素原子を別々に含む、請求項7に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 前記リンカー基の少なくとも1つの前記R8は、少なくとも5個の原子を含む、請求項7に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 前記R5の少なくとも1つの前記リンカー基Lは、別々に、
エーテル基、フルオロエーテル基、ペルフルオロエーテル基、または、以下の式のうちの1つを有する基のうちの1つであり、前記以下の式は、
‐O(CH2)z‐、
‐O(CF2)z‐、
‐(OCH2CH2)x‐、
‐OR6R7OR8‐、
‐O(R6R7O)zR8‐、若しくは
‐OR6R7(OCH2CH2)x‐
であり、
ここで、R6は、単結合、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、分岐フルオロアルキレン基、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、または、分岐ペルフルオロアルキレン基のうちの1つ、
R7は、式-CHR9-若しくは-CR9R9-のうちの1つを有する、または、直鎖アルキレン、直鎖フルオロアルキレン、若しくは、ペルフルオロ直鎖アルキレンのうちの1つ、
各前記R9は、別々に、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、直鎖フルオロアルキル基、分岐フルオロアルキル基、ペルフルオロ直鎖アルキル基、または、ペルフルオロ分岐アルキル基のうちの1つ、
R8は、直鎖アルキレン基、直鎖フルオロアルキレン基、または、ペルフルオロ直鎖アルキレン基、
zは、範囲1〜8から選択された値を有する整数、且つ、
xは、範囲1〜3から選択された値を有するである、
請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。 - 各前記R8は、別々に、1〜8個の炭素原子を含む、請求項10に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 各前記R8は、別々に、少なくとも5個の原子を含む、請求項10に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 各前記Qは、別々に、酸素原子、窒素原子、または、硫黄原子のうちの1つに結合された水素原子を含む、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 各前記Qは、‐OH、‐COOH、SO3H、NH2、または、CONH2からなるグループから別々に選択される、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 比R3:R4は、1:2〜4:1の範囲にある、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 前記Anは、前記R3及び前記R4の少なくとも1つの交互の配列を含む、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。
- アイオノマーのポリマー分子は、分子量400〜400,000ダルトンを有する、請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。
- 前記第1末端基は、H、F、または、前記材料のポリマー分子を形成する重合反応を開始する開始剤によって形成された開始基からなるグループから選択され、且つ、
前記第2末端基は、H、F、または、前記材料のポリマー分子を形成する重合反応を停止する停止剤によって形成された末端基からなるグループから選択される、
請求項1または請求項4に記載のエレクトロウェッティング素子。 - 前記層の第2表面上に少なくとも1つの壁を含み、前記第2表面は、前記第1表面より水に濡れやすく、
前記第1表面を備える前記層の領域において、前記少なくとも1つの鎖のうち前記骨格からペンダントする前記1つまたは複数の鎖は、前記各実質的な極性官能基が前記第1表面から離れて位置するように向けられ、且つ、
前記第2表面を備える前記層の領域において、前記少なくとも1つの鎖のうち前記骨格からペンダントする前記追加の1つまたは複数の鎖は、前記各実質的な極性官能基が前記少なくとも1つの壁の材料内に位置するように向けられる、
請求項1に記載のエレクトロウェッティング素子。
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