JP6629551B2 - 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

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 Download PDF

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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。
ここで、電気泳動粒子501としては、一般的に、基材粒子502に対して高分子533が連結された被覆層503を備えるものが用いられ(図10参照。)、このような被覆層503(高分子533)を備える構成とすることで、電気泳動分散液中において、電気泳動粒子501を分散および帯電させることが可能となる。
また、かかる構成の電気泳動粒子は、例えば、原子移動ラジカル重合反応(atom transfer radical polymerization :ATRP)を用いて、以下のようにして製造される。
すなわち、基材粒子502を用意し、この基材粒子502の表面に、重合開始基を有するシランカップリング剤531を結合させた後、この重合開始基を起点として、モノマーがリビングラジカル重合により重合した重合部532を形成して高分子(ポリマー)533を設けることで、分散性等の性質が付与されることにより電気泳動粒子501が製造される(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、かかる構成の電気泳動粒子501では、電気泳動粒子501が正帯電性および負帯電性のいずれを有しているかについては、基材粒子502がそのものに固有の帯電性を有しているため、基材粒子502の種類を適宜選択することにより、電気泳動粒子501の帯電性を所望のものとすることができる。
しかしながら、電気泳動表示装置において、例えば、電気泳動粒子501の泳動速度を適切な速度に設定するには、電気泳動粒子501の帯電量を制御する必要があるが、単に、基材粒子502に高分子533を設けるだけでは、電気泳動粒子501の帯電量を適切な範囲に制御することは困難であった。
特開2013−156381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均一な分散能を備え、かつ、帯電量が適切な範囲に設定された電気泳動粒子、かかる電気泳動粒子を製造し得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、表面に第1の官能基を有する粒子と、
前記粒子に結合した第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物とを有し、
前記第1の化合物は、分散媒中への分散性に寄与する部位を有する第1のモノマーに由来する分散部と、前記第1の官能基と反応性を有する第2の官能基を備える第2のモノマーに由来する結合部とを有するブロックコポリマーであり、前記結合部において、前記第1の官能基と前記第2の官能基とが反応することで前記粒子に連結しており、
前記第2の化合物は、前記第1の化合物よりも分子量が小さく、非極性基と、前記第2の官能基とを有するものであり、前記第2の官能基が、前記第1の官能基と反応することで前記粒子に連結しており、
前記第3の化合物は、前記第1の化合物よりも分子量が小さく、帯電性基と、前記第2の官能基とを有するものであり、前記第2の官能基が、前記第1の官能基と反応することで前記粒子に連結してい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均一な分散能を備え、かつ、帯電量が適切な範囲に設定された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、前記第2の化合物は、前記非極性基と、前記第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤であることが好ましい。
これにより、粒子に連結する第1の化合物および第3の化合物同士の間の領域に、第2の化合物を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動粒子の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第2の化合物は、前記非極性基を備える第3のモノマーに由来する非極性部と、前記第2の官能基を備える前記第2のモノマーに由来する前記結合部とを有するブロックコポリマーであることが好ましい。
これにより、粒子に連結する第1の化合物および第3の化合物同士の間の領域に、第2の化合物を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動粒子の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子では、非極性基は、炭化水素基であることが好ましい。
これらのものは、優れた非極性を示すものであるため、電気泳動粒子同士の凝集をより的確に抑制または防止することができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第2の化合物の分子量は、100以上1,000以下であることが好ましい。
これにより、第2の化合物の立体障害が小さくなり、粒子に連結する第1の化合物および第3の化合物同士の間の領域に、第2の化合物を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動粒子の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第3の化合物は、前記帯電性基と、前記第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤であることが好ましい。
これにより、粒子に連結する第1の化合物および第2の化合物同士の間の領域に、第3の化合物を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動分散液中において、電気泳動粒子に帯電性を確実に付与することができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第3の化合物は、前記帯電性基を備える第3のモノマーに由来する帯電性部と、前記第2の官能基を備える前記第2のモノマーに由来する前記結合部とを有するブロックコポリマーであることが好ましい。
これにより、粒子に連結する第1の化合物および第2の化合物同士の間の領域に、第3の化合物を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動分散液中において、電気泳動粒子に帯電性を確実に付与することができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記帯電性基は、分極基およびイオン性基のうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。
これらによれば、第3の化合物を、確実に正または負の帯電性を備えるものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第3の化合物の分子量は、100以上1,000以下であることが好ましい。
これにより、第3の化合物の立体障害が小さくなり、粒子に連結する第1の化合物および第2の化合物同士の間の領域に、第3の化合物を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動分散液中において、電気泳動粒子に帯電性をより確実に付与することができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第1の化合物において、前記結合部は、1個以上10個以下の前記第2のモノマーに由来するユニットにより形成されたものであることが好ましい。
これにより、結合部と粒子との間で化学結合が形成され、ブロックコポリマーを粒子に確実に連結したものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記第1の化合物において、前記第1のモノマーは、下記一般式(I)で表されるシリコーンマクロモノマーであることが好ましい。
[式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基、Rは、炭素数1〜6までのアルキル基およびエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドのエーテル基のうちの1種を含む構造、nは0以上の整数を表す。]
これにより、電気泳動分散液中に含まれる分散媒としてシリコーンオイルを主成分とするものを用いた際に、第1のモノマーが分散媒に対して優れた親和性を示すため、第1のモノマーが重合することで得られた分散部を備える電気泳動粒子を優れた分散性をもって分散媒中に分散させることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記分散部の重量平均分子量は、10,000以上100,000以下であることが好ましい。
これにより、分散部を備える電気泳動粒子をより優れた分散性をもって分散媒中に分散させることができる。
本発明の電気泳動粒子では、前記分散部の重量平均分子量をAとし、前記第2の化合物の分子量をBとしたとき、A/Bは、10以上1,000以下であることが好ましい。
これにより、第2の化合物の立体障害が小さくなり、粒子に連結する第1の化合物同士の間の領域に、第2の化合物をより確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動粒子の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
本発明の電気泳動粒子の製造方法は、本発明の電気泳動粒子の製造方法であって、
前記粒子の表面に有する前記第1の官能基と、前記第3の化合物が有する前記第2の官能基とを反応させることで、前記第3の化合物を、前記粒子に連結させる工程と、
前記粒子の表面に有する前記第1の官能基と、前記第1の化合物が有する前記第2の官能基とを反応させることで、前記第1の化合物を、前記結合部において、前記粒子に連結させる工程と、
前記粒子の表面に有する前記第1の官能基と、前記第2の化合物が有する前記第2の官能基とを反応させることで、前記第2の化合物を、前記粒子に連結させる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均一な分散能を備え、かつ、帯電量が適切な範囲に設定された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では、本発明の電気泳動粒子と、分散媒とを含有することを特徴とする。
これにより、均一な分散能を備え、かつ、帯電量が適切な範囲に設定された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。
本発明の電気泳動分散液は、前記分散媒は、シリコーンオイルであることが好ましい。
シリコーンオイルは、不飽和結合を有しないため耐候性に優れ、さらに安全性も高いという利点を有している。
本発明の電気泳動シートは、基板と、
前記基板に設けられ、本発明の電気泳動分散液を収納する構造体とを含むことを特徴とする。
これにより、性能および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、性能および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、性能および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。 本発明の電気泳動粒子の第1実施形態が有する第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の模式図である。 本発明の電気泳動粒子の第2実施形態が有する第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の模式図である。 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。 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。 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。 従来の電気泳動粒子における構造の縦断面を模式的に示す図である。
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、図2は、本発明の電気泳動粒子の第1実施形態が有する第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の模式図である。
電気泳動粒子1は、母粒子(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。
また、母粒子2は、後述する第1の化合物39の結合部31、第2の化合物37および第3の化合物35が備える第2の官能基と結合(反応)し得る第1の官能基をその表面に備えている(露出している)必要がある。しかしながら、顔料粒子、樹脂粒子および複合粒子の種類によっては官能基を有していない場合があるため、この場合、予め、酸処理、塩基処理、UV処理、オゾン処理、プラズマ処理等の官能基導入処理を施して、母粒子2の表面に第1の官能基が導入されている。
なお、母粒子2の表面に備える第1の官能基と、第1の化合物39の結合部31、第2の化合物37および第3の化合物35が備える第2の官能基との組み合わせとしては、互いに反応して連結し得るものであれば特に限定されないが、例えば、イソシアネート基と水酸基またはアミノ基との組み合わせ、エポキシ基、グリシジル基またはオキセタン基とカルボキシル基、アミノ基、チオール基、水酸基またはイミダゾール基との組み合わせ、アミノ基とCl、Br、Iのようなハロゲン基との組み合わせ、アルコキシシリル基と水酸基またはアルコキシシリル基との組み合わせ等が挙げられるが、中でも、第1の官能基が水酸基であり第2の官能基がアルコキシシリル基である組み合わせが好ましい。
この組み合わせとなっている母粒子2と、モノマーM2、第2の化合物37および第3の化合物35とは、それぞれ、比較的容易に用意することができるとともに、母粒子2の表面に強固にモノマーM2(後述するブロックコポリマー)、第2の化合物37および第3の化合物35を連結させることができることから好ましく用いられる。
そこで、以下では、母粒子2の表面に備える第1の官能基が水酸基であり、モノマーM2が備える第2の官能基、第2の化合物37および第3の化合物35がアルコキシシリル基である組み合わせを一例に説明する。
母粒子2は、その表面のほぼ全体が被覆層3により被覆されている。
被覆層3は、第1の化合物39と、第1の化合物39よりも分子量が小さい第2の化合物37と、第1の化合物39よりも分子量が小さい第3の化合物35と、を複数含む構成をなしている(図2参照。)。
なお、第2の化合物37は、非極性基と、母粒子2が有する第1の官能基と反応性を有する第2の官能基とを有するものであるが、本実施形態では、この第2の化合物37が、非極性基と第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤であり、さらに、第3の化合物35は、帯電性基と、母粒子2が有する第1の官能基と反応性を有する第2の官能基とを有するものであるが、本実施形態では、この第3の化合物35が、帯電性基と第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤である場合について説明する。
第1の化合物39は、分散媒中への分散性に寄与する部位(基)を有する第1のモノマーM1(以下、単に「モノマーM1」ともいう)に由来する分散部32と、第1の官能基と反応性を有する第2の官能基を有する第2のモノマーM2(以下、単に「モノマーM2」ともいう)に由来する結合部31とを有するブロックコポリマーである。そして、結合部31において、第1の官能基と第2の官能基とが反応することで母粒子2に連結している。
第1の化合物39をかかる構成のものとすることで、モノマーM1に由来するユニット(以下、分散ユニットともいう)で構成される分散部32に分散性が付与され、また、モノマーM2に由来するユニット(以下、結合ユニットともいう)で構成される結合部31により母粒子2に対して連結されたものとなる。そのため、かかる構成の第1の化合物39を備える、電気泳動粒子1は、電気泳動分散液中において均一な分散能を発揮し得るものとなる。すなわち、第1の化合物39は、電気泳動粒子1に、電気泳動分散液中における均一な分散能を発揮させるために、母粒子2の表面に連結される。
なお、この第1の化合物39は、第1のモノマーM1が重合した分散部32と、第2のモノマーM2が重合した結合部31とが連結したものである。かかる構成の第1の化合物39において、分散部32はモノマーM1が重合することで形成され、モノマーM1に由来する分散ユニットを複数含み、さらに、結合部31はモノマーM2が重合することで形成され、モノマーM2に由来する結合ユニットを複数含む。この第1の化合物39が有する結合部31において、第1の官能基と第2の官能基とが反応することで形成された結合基を介して母粒子2と第1の化合物39とが化学的に結合する。
以下、この第1の化合物39を構成する、分散部32および結合部31について説明する。
分散部32は、後述する電気泳動分散液中において、電気泳動粒子1に分散性を付与するために、被覆層3中において、母粒子2の表面に設けられる。
この分散部32は、電気泳動分散液中において、重合後は分散媒中への分散性に寄与する側鎖となる部位を有するモノマーM1が複数重合することで形成され、モノマーM1に由来する分散ユニットが複数連結している。
モノマーM1は、リビングラジカル重合(ラジカル重合)により重合し得るように1つの重合基を備え、さらに重合後は非イオン性の側鎖となる部位を備えるペンダント型の単官能モノマーである。
モノマーM1として、非イオン性の側鎖を備えるものを用いることで、リビングラジカル重合により形成される分散部32は、後述する電気泳動分散液に含まれる分散媒に対して、優れた親和性を示すこととなる。そのため、電気泳動分散液中において、かかる分散部32を備える電気泳動粒子1は、凝集することなく優れた分散性をもって分散するものとなる。
また、モノマーM1が有する1つの重合基としては、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重結合を含むものが挙げられる。
このようなモノマーM1としては、例えば、ビニルモノマー、ビニルエステルモノマー、ビニルアミドモノマー、(メタ)アクリルモノマー、(メタ)アクリルエステルモノマー、(メタ)アクリルアミドモノマー、スチリルモノマー等が挙げられ、より具体的には、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロ(メタ)アクリレート、下記一般式(I)で表されるシリコーンマクロモノマー等のアクリル系モノマー、スチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン、2−プロピルスチレン、3−プロピルスチレン、4−プロピルスチレン、2−イソプロピルスチレン、3−イソプロピルスチレン、4−イソプロピルスチレン、4−tert−ブチルスチレン等のスチレン系モノマーが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合せて用いることができる。
[式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基、Rは、炭素数1〜6までのアルキル基およびエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドのエーテル基のうちの1種を含む構造、nは0以上の整数を表す。]
これらの中でも、モノマーM1としては、上記一般式(I)で表されるシリコーンマクロモノマーであることが好ましい。このようなモノマーM1を重合して得られる分散部は、非極性の分散媒に対して優れた分散性を示す。すなわち、後述する電気泳動分散液中に含まれる分散媒として、シリコーンオイルを主成分とするものが用いられるが、このシリコーンオイルのように炭化水素系の溶媒を用いた場合であっても、分散媒に対して優れた親和性を示す。このため、モノマーM1が重合することで得られる分散部32を備える電気泳動粒子1を優れた分散性をもって分散媒中に分散させることができる。
モノマーM1として上記一般式(I)で表されるシリコーンマクロモノマーを用いる場合、その重量平均分子量は、1,000以上60,000以下程度であることが好ましく、3,000以上30,000以下程度であることがより好ましく、5,000以上20,000以下程度であることがさらに好ましい。これにより、モノマーM1が重合することで得られる分散部32を備える電気泳動粒子1をより優れた分散性をもって分散媒中に分散させることができる。
また、分散部32の重量平均分子量は、10,000以上100,000以下であることが好ましく、10,000以上60,000以下であることがより好ましい。特に、モノマーM1として、前記一般式(I)で表されるようなシリコーンマクロモノマーを用いた場合、あるいは炭化水素系モノマーを用いた場合、分散部32の重量平均分子量は、8,000以上50,000以下であることが好ましく、10,000以上35,000以下であることがより好ましい。これにより、電気泳動粒子1の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
さらに、1つのポリマー中において、分散部32に含まれる分散ユニットの個数は、1以上20以下であることが好ましく、2以上10以下であることがより好ましい。これにより、電気泳動粒子1の電気泳動分散液中における分散性を確実に付与することができる。
また、分散部32はその分子量分布が1.2以下となっていることが好ましく、1.1以下であることがより好ましく、1.05以下であることがさらに好ましい。
ここで、分散部32の分子量分布とは、分散部32の数平均分子量(Mn)と分散部32の重量平均分子量(Mw)との比(Mw/Mn)を表し、この分散部32の分子量分布が前記範囲内であることで、複数の電気泳動粒子1において露出する分散部32がほぼ均一な長さのものとなっていると言える。そのため、電気泳動分散液中において、各電気泳動粒子1は、均一な分散能を発揮することとなる。このような数平均分子量(Mn)や重量平均分子量(Mw)は、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法を用いて、ポチスチレン換算分子量として測定することができる。
さらに、分散部32は、結合部31に連結する基端部側の分散ユニットの分子量が先端部側の分散ユニットの分子量よりも小さくなっていることが好ましい。より具体的には、基端部側に位置する分散ユニットの前駆体となるモノマーM1が備える側鎖の分子量が、先端部側に位置する分散ユニットの前駆体となるモノマーM1が備える側鎖の分子量よりも小さくなっていることが好ましい。これにより、電気泳動粒子1の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができるとともに、分散部32を母粒子2の表面に高密度に結合させることができる。
なお、このような側鎖の分子量の変化は、基端側から先端側に向かって連続的に大きくなるものであっても良いし、基端側から先端側に向かって段階的に大きくなるものであっても良い。
結合部31は、電気泳動粒子1が備える被覆層3中において、母粒子2の表面に結合しており、これにより、第1の化合物39を母粒子2に連結させる。
この結合部31は、本発明では、母粒子2がその表面に備えた水酸基と反応して共有結合を形成し得る、官能基を有する第2のモノマーM2が複数重合することで形成されたものであり、モノマーM2に由来する結合ユニット(構成単位)が複数連なっている。
このように、各々が官能基を有する結合ユニットを複数有する結合部31を備える第1の化合物39を用いることで、電気泳動粒子1の分散性をより優れたものとすることができる。すなわち、第1の化合物39は、複数の官能基を含むのみならず、複数の官能基が結合部31に集中して存在している。さらに、結合部31は複数の結合ユニットが連結しているため、結合ユニットが一つしかない場合に比べて母粒子2と反応可能な部位が大きい。そのため、第1の化合物39を、複数のモノマーM2が重合することにより形成された結合部31において、母粒子2の表面に確実に結合したものとすることができる。
なお、本実施形態では、前述の通り、母粒子2の表面に水酸基を備え、モノマーM2が備える官能基がアルコキシシリル基となっている。このような水酸基とアルコキシシリル基との組み合わせとすることで、これら同士の反応が優れた反応性を示すことから、結合部31における、母粒子2の表面への結合をより確実に形成することができる。
このようなモノマーM2は、官能基として、下記一般式(II)で表されるアルコキシシリル基を1つ備え、さらに、リビングラジカル重合により重合し得るように1つの重合基を備えるものである。
[式中、Rは、それぞれ、独立して、炭素数1〜4のアルキル基、nは1〜3の整数を表す。]
モノマーM2として、かかる構成のものを用いることで、リビングラジカル重合によりモノマーM2が重合された結合部31とすることができ、さらに、リビングラジカル重合により形成された結合部31は、母粒子2の表面に位置する水酸基に対して、優れた反応性を示すものとなる。
また、モノマーM2が有する1つの重合基としては、モノマーM1と同様に、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重結合を含むものが挙げられる。
このようなモノマーM2としては、例えば、それぞれ、上記一般式(II)で表されるアルコキシシリル基を1つ備えるビニルモノマー、ビニルエステルモノマー、ビニルアミドモノマー、(メタ)アクリルモノマー、(メタ)アクリルエステルモノマー、(メタ)アクリルアミドモノマー、スチリルモノマー等が挙げられ、より具体的には、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシ(メトキシ)シラン、ビニルトリエトキシ(メトキシ)シラン、4−ビニルブチルトリエトキシ(メトキシ)シラン、8−ビニルオクチルトリエトキシ(メトキシ)シラン、10−メタクリロイルオキシデシルトリエトキシ(メトキシ)シラン、10−アクリロイルオキシデシルトリエトキシ(メトキシ)シラン等のケイ素原子を含有するシラン系モノマーが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合せて用いることができる。
また、1つのポリマー中において、結合部31に含まれる結合ユニットの個数は、1以上10以下であることが好ましく、2以上10以下であることがより好ましく、3以上6以下であることがさらに好ましい。前記上限値を超えると、結合部31は分散媒に対する親和性が分散部32と比較して低いため、モノマーM2の種類によっては、電気泳動粒子1の分散性を低下させたり、部分的に結合部31同士で反応したりするおそれがある。また、前記下限値よりも少ないと、モノマーM2の種類によっては、母粒子2との結合を十分に進行させることができず、これに起因して電気泳動粒子1の分散性が低下するおそれがある。
また、結合部31に含まれる結合ユニットの数は、NMRスペクトル、IRスペクトル、元素分析、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等の汎用分析機器を用いる分析により求めることができる。なお、第1の化合物39において、結合部31および分散部32は高分子重合体であるため、ともにある分子量分布を有している。したがって、上記のような分析の結果が、全ての第1の化合物39に当てはまるとは限らないが、少なくとも上記手法で求めた結合ユニット数が1〜8であれば、第1の化合物39と母粒子2との反応性と、電気泳動粒子1の分散性とを両立させることができる。
このような第1の化合物39は、結合部31および分散部32がそれぞれ個別に設けられたジブロック共重合体である。そのため、母粒子2に対する結合性、および、電気泳動粒子1の分散性を、それぞれ独立して、第1の化合物39に付与することができるため、電気泳動粒子1は、優れた分散性を発揮するものとなる。
この第1の化合物39は、後述する製造方法により得られる。例えば後述する可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)を用いると、比較的均一なポリマーを得ることができる。従って、連鎖移動剤に対して1〜8モル当量のモノマーM2を添加して重合すれば、結合部31における結合ユニット数を上記範囲とすることができる。これにより、電気泳動粒子1を、第1の化合物39を備える構成とすることにより効果を確実に発揮させることができ、電気泳動粒子1は電気泳動分散液中において優れた分散性を有するものとなる。
また、第1の化合物39の電気泳動粒子1における付加量は、母粒子2に対して、1.0wt%以上6.0wt%以下であることが好ましく、2.0wt%以上3.0wt%以下であることがより好ましい。これにより、電気泳動粒子1の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
第2の化合物37は、前述の通り、本実施形態では、非極性基と第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤である。
この第2の化合物37は、第1の化合物39よりも分子量が小さいものであり、第2の官能基において、第1の官能基と第2の官能基とが反応することで母粒子2に連結している。
また、第2の化合物37は、非極性基を備えるものである。これにより、電気泳動粒子1の分散性および帯電性(帯電量)に悪影響を及ぼすことなく、各電気泳動粒子1が第2の化合物37を備えることにより生じる電気泳動粒子1同士間における反発力により、電気泳動粒子1同士の凝集を的確に抑制または防止することができる。このような電気泳動粒子1同士の凝集は、特に、後述する電気泳動表示装置920のように、電気泳動粒子1が負帯電性(負荷電)を有する白色粒子95aと、正帯電性(正荷電)を有する着色粒子95bとに適用されることで、これら逆の帯電性を有する白色粒子95aと着色粒子95bとの間で生じる凝集をより的確に抑制することができる。すなわち、第2の化合物37は、電気泳動粒子1に、電気泳動分散液中において電気泳動粒子1同士が凝集するのを抑制させるために、母粒子2の表面に連結される。
以下、本実施形態における第2の化合物37である、非極性基と第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤を構成する各部(非極性基および第2の官能基)について説明する。
非極性基は、後述する電気泳動分散液中において、電気泳動粒子1同士の凝集を抑制または防止するために、被覆層3中において、母粒子2の表面に設けられる。
この非極性基は、非極性を示すものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、炭化水素基、が挙げられる。炭化水素基は、優れた非極性を示すものであるため、電気泳動粒子1同士の凝集をより的確に抑制または防止することができる。
なお、非極性基としては、例えば、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、フェニル基、アルケニル基、アラルキル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アリールエーテル基、シリル基、シロキサニル基、アルコキシ基等が挙げられ、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が、中でも、特に、炭化水素基の1種であるアルキル基であることが好ましい。かかる非極性基(炭化水素基)は、特に帯電しづらい構造であるため、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
また、炭化水素基は、その炭素数が1〜20であるのが好ましく、1〜10であるのがより好ましい。これにより、非極性基としての機能を発揮させつつ、母粒子2に連結する第1の化合物39同士の間の領域に、第2の化合物37を確実に連結させることができる。
さらに、非極性基は、直鎖状、分岐状および環状をなすもののいずれであっても良いが、直鎖状であることが好ましい。これにより、非極性基の立体障害が小さくなり、母粒子2に連結する第1の化合物39同士の間の領域に、第2の化合物37を確実に介挿させることが可能となる。
第2の官能基は、本実施形態では、前述の通り、アルコキシシリル基であり、母粒子2が備える第1の官能基が水酸基である。
このような水酸基とアルコキシシリル基との組み合わせとすることで、これら同士の反応が優れた反応性を示すことから、第2の官能基における、母粒子2の表面への第2の化合物37結合をより確実に形成することができる。
このような第2の官能基を備える第2の化合物37は、例えば、非極性基をDとしたとき、下記一般式(III)で表されるシラン系カップリング剤が挙げられる。
[式中、Dは、非極性基を表し、Rは、それぞれ、独立して、炭素数1〜4のアルキル基、nは1〜3の整数を表す。]
かかる構成を有する第2の化合物37を用いることで、第2の化合物37は、母粒子2の表面に位置する水酸基に対して、優れた反応性を示すものとなる。
なお、第2の化合物37は、前記一般式(III)で示すように、シリコン原子に非極性基Dが直接連結したものであっても良いが、シロキサン骨格のような介在物がシリコン原子と非極性基との間に介在したものであっても良い。
また、第2の化合物37の分子量は、100以上1,000以下であることが好ましく、100以上500以下であることがより好ましい。これにより、第2の化合物37の立体障害が小さくなり、母粒子2に連結する第1の化合物39および第3の化合物35同士の間の領域に、第2の化合物37を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動粒子1の電気泳動分散液中における分散性をより優れたものとすることができる。
さらに、分散部32の重量平均分子量をAとし、第2の化合物37の分子量をBとしたとき、A/Bは、10以上1,000以下であることが好ましく、50以上500以下であることがより好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
また、第2の化合物37の電気泳動粒子1における付加量は、母粒子2に対して、0.1wt%以上2.0wt%以下であることが好ましく、0.3wt%以上1.0wt%以下であることがより好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
第3の化合物35は、前述の通り、本実施形態では、帯電性基と第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤である。
この第3の化合物35は、第1の化合物39よりも分子量が小さいものであり、第2の官能基において、第1の官能基と第2の官能基とが反応することで母粒子2に連結している。
さらに、第3の化合物35は、帯電性基を備えるものである。これにより、帯電性基の種類、さらには、母粒子2に連結させる第3の化合物35の数を適宜設定することにより、電気泳動粒子1の正負帯電性、さらには、電気泳動粒子1の帯電量を所望のものとすることができる。すなわち、第3の化合物35は、電気泳動分散液中における、電気泳動粒子1の正負帯電性、および、その帯電量を所望のものに設定するために、母粒子2の表面に連結される。
以下、本実施形態における第3の化合物35である、帯電性基と第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤を構成する各部(帯電性基および第2の官能基)について説明する。
帯電性基は、後述する電気泳動分散液中における、電気泳動粒子1の正負帯電性、および、その帯電量を所望のものに設定するために、被覆層3中において、母粒子2の表面に設けられる。
この帯電性基は、正または負の帯電性を示すものであればよく、特に限定されないが、例えば、分極基またはイオン性基が挙げられる。これらによれば、第3の化合物35を、確実に正または負の帯電性を備えるものとすることができる。
このような帯電性基のうち分極基は、主骨格と、この主骨格に結合した置換基とを有する有機基である。かかる構成の分極基では、置換基の種類(電子吸引性基および/または電子供与性基)、前記主骨格に対する結合数および結合位置のうちの少なくとも1つの条件を設定することにより、主骨格において電子を偏在(分極)させ、これにより、第3の化合物35の分極状態(帯電状態)を制御する。
すなわち、例えば、主骨格の第2の官能基と反対側の端部(以下、「主骨格の末端」と言う。)側に、置換基として電子吸引性基(電子吸引基)が結合した分極基では、電子が主骨格の重合基側より末端側に偏在するようになる。このような分極基が導入されると、第3の化合物35は負に帯電する。
一方、主骨格の第2の官能基側に、置換基として電子吸引基が結合した分極基では、電子が主骨格の末端側より第2の官能基側に偏在するようになる。このような分極基が導入されると、第3の化合物35は正に帯電する。
また、置換基として電子供与性基(電子供与基)が結合した分極基では、前述したのと反対の電子密度の偏りが生じるため、主骨格の末端側に電子供与性基が結合した分極基が導入されると、第3の化合物35は正に帯電し、主骨格の第2の官能基側に電子供与性基が結合した分極基が導入されると、第3の化合物35は負に帯電する。
そして、主骨格に結合する置換基の結合数が増えるにつれて、この電子密度の偏りは、増大する傾向を示す。
このような電子密度の偏りが生じた分極基を、第3の化合物35が備えるものとすることで、第3の化合物35を所望の帯電状態に制御(調整)することができる。
ここで、分極基の主骨格においては、電子密度の偏りが生じ易い状態であるのが好ましい。したがって、主骨格は、π電子が非局在化した部分(構造)を有するものであるのが好ましい。これにより、主骨格において電子の移動が容易に生じるようになり、電子密度の偏りを確実に生じさせることができる。
このπ電子が非局在化した部分は、その全てが共役二重結合が直線状に連続した構造であってもよいが、その少なくとも一部に環状をなす環状体を有するものが好ましい。これにより、主骨格において、電子の移動がより容易かつ円滑に生じるようになる。
このような環状体には、各種のものが存在するが、芳香族環が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピロール環、チオフェン環、アントラセン環、ピレン環、ペリレン環、ペンタセン環、テトラセン環、クリセン環、アズレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、フェナントレン環、キノリン環、インドール環、ピラジン環、アクリジン環、カルバゾール環、フラン環、ピラン環、ピリミジン環またはピリダジン環であるのが特に好ましい。これにより、環状体における電子密度の偏り(分極)が生じ易くなり、その結果、主骨格における電子密度の偏りをより顕著なものとすることができる。
さらに、主骨格は、その末端に環状体を有し、環状体に置換基が結合しているものが好ましい。これにより、環状体における電子密度の偏り(分極)が生じ易くなり、その結果、主骨格における電子密度の偏りをより顕著なものとすることができる。
また、第3の化合物35において、置換基は、電気吸引性基または電子供与性基であることが好ましい。
これにより、第3の化合物35をより確実に正または負に帯電させることができる。
ここで、主骨格がその末端にベンゼン環を有する場合を一例に説明する。
この場合、I:ベンゼン環の2位〜6位のうちの少なくとも3位〜5位の3つの位置(下記化学式(a)では、2位〜6位の全ての位置)に、それぞれ、置換基として電子吸引性基Tが結合していると、下記化学式(a)に示すように、電子吸引性基Tの存在により、主骨格において電子が末端側に引き寄せられ、偏在するようになる。このため、第3の化合物35は負に帯電する。
II:ベンゼン環の3位、4位および5位のうちの少なくとも1つの位置(下記化学式(b)では、3位および4位の位置)に、置換基として電子吸引性基Tが結合していると、下記化学式(b)に示すように、電子吸引性基Tの存在により、主骨格(特に、ベンゼン環上)において電子が末端側に引き寄せられ、偏在するようになる。このため、第3の化合物35は負に帯電する。
III:ベンゼン環の2位および6位のうちの少なくとも1つの位置(下記化学式(c)では、2位および6位の位置)に、置換基として電子吸引性基Tが結合していると、下記化学式(c)に示すように、電子吸引性基Tの存在により、主骨格(特に、ベンゼン環上)において電子が重合基側に引き寄せられ、偏在するようになる。このため、第3の化合物35は正に帯電する。
IV:ベンゼン環の2位〜6位のうちの少なくとも3位〜5位の3つの位置(下記化学式(d)では、2位〜5位の4つの位置)に、それぞれ、置換基として電子供与性基Gが結合していると、下記化学式(d)に示すように、電子供与性基Gの存在により、主骨格において電子が重合基側に引き寄せられ、偏在するようになる。このため、第3の化合物35は正に帯電する。
V:ベンゼン環の3位、4位および5位のうちの少なくとも1つの位置(下記化学式(e)では、4位)に、置換基として電子供与性基Gが結合していると、下記化学式(e)に示すように、電子供与性基Gの存在により、主骨格(特に、ベンゼン環上)において電子が重合基側に押しやられ、偏在するようになる。このため、第3の化合物35は正に帯電する。
VI:ベンゼン環の2位および6位のうちの少なくとも1つの位置(下記化学式(f)では、2位)に、置換基として電子供与性基Gが結合していると、下記化学式(f)に示すように、電子供与性基Gの存在により、主骨格(特に、ベンゼン環上)において電子が末端側に押しやられ、偏在するようになる。このため、第3の化合物35は負に帯電する。
なお、前記IIの構成と前記VIの構成と、前記IIIの構成と前記Vの構成とは、それぞれ、組み合わせるようにしてもよい。これにより、主骨格(特に、ベンゼン環上)における電子密度の偏りを更に顕著なものとすることができる。
また、主骨格は、前述した環状体1つのみで構成されていてもよく、複数の環状体が直鎖状に結合した構造であってもよい。後者の主骨格の具体例としては、例えば、下記式(A−1)〜(A−3)等が挙げられる。
ただし、前記式(A−1)〜(A−3)において、式中nは、1以上の整数を示す。
なお、前記式(A−1)〜(A−3)で表される主骨格において、置換基は、末端の環状体に結合しているのが好ましいが、末端以外の他の環状体に結合していてもよい。
また、電子吸引性基Tは、水素原子に比べて電子を強く引き寄せる(吸引する)傾向を示す置換基であればよく、特に限定されないが、例えば、F、Cl、Br、Iのようなハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、トリフルオロメチル基、ホルミル基、スルホ基等が挙げられる。これらの中でも、電子吸引性基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基およびトリフルオロメチル基からなる群より選択される少なくとも1種であるのが好ましい。これらのものは、特に、電子を引き寄せる能力が高いものである。
一方、電子供与性基Gは、水素原子に比べて電子を強く押しやる(供与する)傾向を示す置換基であればよく、特に限定されないが、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、水酸基等が挙げられる。これらの中でも、電子供与性基としては、アミノ基、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種である。これらのものは、特に、電子を押しやる能力が高いものである。
アルキル基としては、炭素数1〜30であるのが好ましく、1〜18であるのがより好ましい。アルコキシ基としては、炭素数1〜30であるのが好ましく、1〜18であるのがより好ましい。アルキル基およびアルコキシ基において、炭素数が多すぎると、いずれも、アルキル基自体およびアルコキシ基自体が凝集し易くなる傾向を示し、その結果、第3の化合物35の帯電状態を所望のものに調整するのが困難となるおそれがある。
また、主骨格の総炭素数は、6〜40であるのが好ましく、6〜35であるのがより好ましい。総炭素数が少なすぎると、電子が非局在化し難くなり、このため、電子の偏りを効率的に生じさせることができないおそれがあり、一方、総炭素数が多すぎると、第3の化合物35を母粒子2の表面に導入するのが困難となるおそれがある。
また、イオン性基は、アミノ基等の塩基性基を備え、これにより、正のイオン性を示すことで、第3の化合物35に正帯電性を付与するもの、カルボキシ基等の酸性基を備え、これにより、負のイオン性を示すことで、第3の化合物35に負帯電性を付与するもの等が挙げられる。これらの中でも、酸性基を備え、さらに、この酸性基と塩を形成する環状構造を備える構成をなすものが好ましく用いられる。
イオン性基として、環状構造を有し、この環状構造が酸性基と塩を形成するものとすることで、後述する電気泳動粒子の製造の際に、第3の化合物35を溶媒中に優れた溶解性をもって溶解させることができる。さらに、電気泳動分散液中において、環状構造の一部が酸性基から解離し、これに起因して、より優れた分散性をもって、電気泳動粒子1を電気泳動分散液中に分散させることができる。したがって、以下では、イオン性基として、酸性基と、この酸性基と塩を形成する環状構造とを備える構成をなすものについて説明する。
この酸性基としては、上述したカルボキシ基の他、例えば、スルホン酸基、リン酸基およびアルコキシド基等が挙げられ、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が、中でも、カルボキシ基、リン酸基およびスルホン酸基であることが好ましい。これにより、環状構造との間で確実に塩を形成することができる。
また、環状構造(イオノフォア)は、Na、Kのようなアルカリ金属、Mg、Caのようなアルカリ土類金属等の金属イオンを捕捉した状態で、単官能モノマー成分が有する酸性基と、塩を形成する。このような環状構造が酸性基と塩を形成することにより、電気泳動粒子1の製造時における第3の化合物35の分散性をより向上させることができるとともに、電気泳動分散液中において、第3の化合物35を確実に負に帯電するものとすることができる。
このイオノフォア(環状構造)としては、例えば、酸素原子、窒素原子および硫黄原子のうちの少なくとも1種を含むもの(すなわち、メチレン基同士を、酸素原子、窒素原子または硫黄原子で結合したもの)、メチレン基のみで構成されたもの(炭化水素環)等が挙であるのが好ましいが、特に、メチレン基同士を、酸素原子、窒素原子または硫黄原子(ヘテロ原子)で結合したものが好ましい。このようなイオノフォアは、金属イオンを捕捉する捕捉能が極めて高い構造であることから好ましい。また、環(内側空間)の大きさや、環の柔軟性を調整し易く、かかるイオノフォアの合成を比較的容易に行うことができるという利点もある。
このようなヘテロ原子を含むイオノフォアとしては、例えば、クラウンエーテル系、アザクラウン系、クリプタンド系、スルフィド系(チオエーテル系)、プロピレングリコール系等のものが挙げられる。
なお、クラウンエーテル系のイオノフォアとしては、例えば、12−クラウン−4−エーテル、2−ヘキシル−12−クラウン−4−エーテル、2−オクチル−12−クラウン−4−エーテル、2−デシル−12−クラウン−4−エーテル、2−ドデシル−12−クラウン−4−エーテル、2−テトラデシル−12−クラウン−4−エーテル、15−クラウン−5−エーテル、2−ブチル−15−クラウン−5−エーテル、2−ヘキシル−15−クラウン−5−エーテル、2−ドデシル−15−クラウン−5−エーテル、2−テトラデシル−15−クラウン−5−エーテル、18−クラウン−6−エーテル、2−ヘキシル−18−クラウン−6−エーテル、2−オクチル−18−クラウン−6−エーテル、2−テトラデシル−18−クラウン−6−エーテル、2、3−ジオクチル−18−クラウン−6−エーテル、21−クラウン−7−エーテル、2−デシル−21−クラウン−7−エーテル、24−クラウン−8−エーテル、2−デシル−24−クラウン−8−エーテル、2−ドデシル−24−クラウン−8−エーテル等が挙げられる。
また、アザクラウン系のイオノフォアとしては、例えば、1、4、7−トリプロピル−1、4、7−トリアザシクロノナン、2−デシル−1、4、7−トリプロピル−1、4、7−トリアザシクロノナン、1、4、7−トリブチル−1、4、7−トリアザシクロノナン、1、4、7、10−テトラオクチル−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン、1、4、7、10−テトラ(デシル)−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン、1、4、7、10−テトラ(ドデシル)−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン、1、4、7、10−テトラ(ヘキサデシル)−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン、1、4、7、10、13−ペンオクチル−1、4、7、10、13−ペンタアザシクロペンタデカン、1、4、7、10、13−ペンタ(デシル)−1、4、7、10、13−ペンタアザシクロペンタデカン、1、4、7、10、13、16−ヘキサ(デシル)−1、4、7、10、13、16−ヘキサアザシクロオクタデカン、1、4、7、10、13、16−ヘキサ(テトラデシル)−1、4、7、10、13、16−ヘキサアザシクロオクタデカン、1、4、7、10、13、16−ヘキサ(ヘキサデシル)−1、4、7、10、13、16−ヘキサアザシクロオクタデカン等が挙げられる。
さらに、クリプタンド系のイオノフォアとしては、例えば、4、10、15−トリオキサ−1、7−ジアザビシクロ[5.5.5]ヘプタデカン、3−テトラデシル−4、10、15−トリオキサ−1、7−ジアザビシクロ[5.5.5]ヘプタデカン、4、7、13、18−テトラオキサ−1、10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、5−デシル−4、7、13、16、21−ペンタオキサ−1、10−ジアザビシクロ[8.8.5]トリコサン、4、7、13、16、21、24−ヘキサオキサ−1、10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、5−テトラデシル−4、7、13、16、21、24−ヘキサオキサ−1、10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4、7、10、16、19、24、27−ヘプタオキサ−1、13−ジアザビシクロ[11.8.8]ノナコサン等が挙げられる。
第2の官能基は、本実施形態では、前述の通り、アルコキシシリル基であり、母粒子2が備える第1の官能基が水酸基である。
このような水酸基とアルコキシシリル基との組み合わせとすることで、これら同士の反応が優れた反応性を示すことから、第2の官能基における、母粒子2の表面への第3の化合物35結合をより確実に形成することができる。
このような第2の官能基を備える第3の化合物35は、例えば、帯電性基をEとしたとき、下記一般式(IV)で表されるシラン系カップリング剤が挙げられる。
[式中、Eは、帯電性基を表し、Rは、それぞれ、独立して、炭素数1〜4のアルキル基、nは1〜3の整数を表す。]
かかる構成を有する第3の化合物35を用いることで、第3の化合物35は、母粒子2の表面に位置する水酸基に対して、優れた反応性を示すものとなる。
なお、第3の化合物35は、前記一般式(IV)で示すように、シリコン原子に帯電性基Eが直接連結したものであっても良いが、シロキサン骨格のような介在物がシリコン原子と帯電性基との間に介在したものであっても良いし、第2の化合物37で説明した非極性基がシリコン原子と帯電性基との間に介在したものであっても良い。
また、第3の化合物35の分子量は、100以上1,000以下であることが好ましく、100以上500以下であることがより好ましい。これにより、第3の化合物35の立体障害が小さくなり、母粒子2に連結する第1の化合物39および第2の化合物37同士の間の領域に、第3の化合物35を確実に介挿させることが可能となる。その結果、電気泳動粒子1の帯電量を適切な範囲により確実に設定することができる。
さらに、分散部32の重量平均分子量をAとし、第3の化合物35の分子量をCとしたとき、A/Cは、10以上1,000以下であることが好ましく、50以上500以下であることがより好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
また、第3の化合物35の電気泳動粒子1における付加量は、母粒子2に対して、0.1wt%以上2.0wt%以下であることが好ましく、0.3wt%以上1.0wt%以下であることがより好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
ところで、電気泳動粒子1が備える母粒子2は、選択した粒子の種類、すなわち、顔料粒子、樹脂粒子および複合粒子等の種類に応じて、その正帯電性または負帯電性が、さらには、その帯電量が、この母粒子2に固有のものとして有している。そのため、電気泳動粒子において、その一部が被覆層により被覆されることなく、母粒子の一部が露出していると、母粒子に由来する正負帯電性および帯電量が、電気泳動粒子の正負帯電性および帯電量に影響を及ぼす。したがって、正負帯電性および帯電量を備える第3の化合物の母粒子に対する結合量(吸着量)を調整することで、電気泳動粒子1の正負帯電性および帯電量の制御を試みたとしても、電気泳動粒子において露出する母粒子に由来する正負帯電性および帯電量を考慮する必要がある。より具体的には、母粒子の種類によって、上記の通り、固有の正負帯電性および帯電量を有し、電気泳動粒子において露出する母粒子に由来する正負帯電性および帯電量は、母粒子の種類によって異なってくる。そのため、母粒子に連結させる第3の化合物は、選択する母粒子の種類に応じて、その結合量を適宜設定する必要があり、時間と手間を要するという問題があった。
これに対して、本発明では、母粒子2の表面には、第1の化合物39、第2の化合物37および第3の化合物35が連結され、これにより、母粒子2の表面のほぼ全体が被覆され、母粒子2の表面が露出されることが的確に抑制されている。より具体的には、分散性に関与する第1の化合物39、ならびに、帯電性に関与する第3の化合物35が、それぞれ、電気泳動粒子1に付与すべき、分散度、ならびに、正負帯電性および帯電量に応じて、それらの結合量が決定され、第1の化合物39および第3の化合物35が母粒子2の表面に連結されている。そして、分散性および帯電性に関与しない、第2の化合物37が、第1の化合物39および第3の化合物35の連結により露出する母粒子2の表面を埋めるようにして連結し、これにより、母粒子2の表面のほぼ全体が被覆層3で被覆される。以上のようにして、電気泳動粒子1において、母粒子2の表面が露出することが効果的に低減されるため、電気泳動粒子1の正負帯電性およびその帯電量は、母粒子2の正負帯電性およびその帯電量が関与するのが的確に抑制または防止される。その結果、第3の化合物が備える正負帯電性およびその帯電量が優先的に関与することとなる。したがって、電気泳動粒子1の正負帯電性および帯電量は、母粒子2に連結させる第3の化合物35の種類および結合量を調整することで制御することが可能となり、電気泳動粒子1を製造する際の時間と手間の簡略化が図られる。
したがって、第2の化合物37は、上述の通り、電気泳動粒子1に、電気泳動分散液中において電気泳動粒子1同士が凝集するのを抑制させるために、母粒子2の表面に連結されるともに、不必要に母粒子2の表面が露出して、電気泳動粒子1の正負帯電性および帯電量に悪影響を及ぼすのを的確に抑制または防止する被覆部としての機能も発揮する。
上記のことから、第1の化合物39、第2の化合物37および第3の化合物35を母粒子2に連結させることにより、電気泳動粒子1は電気泳動分散液中において、優れた分散性を示すとともに、その帯電量が適切な範囲に設定され、優れた電気泳動性を有するものとなる。
以上のような、第1の化合物39と第2の化合物37と第3の化合物35とが母粒子2の表面に連結している本実施形態の電気泳動粒子1は、例えば、本発明の電気泳動粒子の製造方法を適用して、次のようにして製造することができる。
<電気泳動粒子の製造方法>
電気泳動粒子1の製造方法は、母粒子2が備える第1の官能基と、第3の化合物35が有する第2の官能基とを反応させることにより、複数の第3の化合物35を母粒子2に連結させる工程と、リビング重合により、モノマーM1とモノマーM2とを用いて、結合部31と分散部32とが連結した第1の化合物39を得る工程と、母粒子2が備える第1の官能基と、結合部31が有する第2の官能基とを反応させることにより、複数の第1の化合物39を母粒子2に連結させる工程と、母粒子2が備える第1の官能基と、第2の化合物37が有する第2の官能基とを反応させることにより、複数の第2の化合物37を母粒子2に連結させて被覆層3を形成する工程とを有している。
なお、第1の化合物39を得る工程では、重合開始剤を用いたリビングラジカル重合により、1)第1のモノマーM1が重合した分散部32を形成した後、第2の官能基を有する第2のモノマーM2が重合した結合部31を形成してもよいし、2)結合部31および分散部32をこの順で形成してもよいが、ここでは、1)の方法で、複数の第1の化合物39を形成する場合について説明する。
以下、各工程について詳述する。
[1] まず、母粒子2が備える第1の官能基と、第3の化合物35が有する第2の官能基とを反応させて、これら同士の間で化学結合を形成することにより、複数の第3の化合物35を母粒子2に連結させる(第1の工程)。
この第3の化合物35を母粒子2に連結させるプロセスとしては、例えば、以下に示す乾式法、湿式法が挙げられる。
<<乾式法>>
乾式法では、まず、第3の化合物35と、母粒子2とを適切な溶媒中で混合して溶液を調製する。なお、溶液中には、第3の化合物35が備えるアルコキシシリル基の加水分解を促すため、必要に応じて微量の水、酸、塩基を添加してもよい。また、必要に応じて加熱、光照射等をおこなってもよい。
このとき、母粒子2の体積に対して、溶媒の体積は1体積%程度以上、20体積%程度以下であることが好ましく、5体積%程度以上、10体積%程度以下であることがより好ましい。これにより、母粒子2に対する第3の化合物35の接触機会を増大させることができるため、結合部31をより確実に母粒子2の表面に結合させることができる。
次いで、超音波照射による分散や、ボールミル、ビーズミル等を用いた撹拌等を行うことで、第3の化合物35を母粒子2の表面に高効率に吸着させたのち、溶媒を除去する。
次いで、溶媒を除去することで得られた粉体を、好ましくは100℃〜200℃、1時間以上の条件で加熱してアルコキシシリル基を分解することで、母粒子2の表面に露出する水酸基と化学結合を形成させる。
次いで、遠心分離器を用いながら再度溶媒中で数回洗浄することで、化学結合を形成することなく母粒子2の表面に吸着した余分な第1の化合物39を除去する。
以上のような工程を経ることで、第3の化合物35を母粒子2に連結させることができる。
<<湿式法>>
湿式法では、まず、第3の化合物35と、母粒子2とを適切な溶媒中で混合して溶液を調製する。なお、溶液中には、第3の化合物35が備えるアルコキシシリル基の加水分解を促すため、必要に応じて微量の水、酸、塩基を添加してもよい。また、必要に応じて加熱、光照射等をおこなってもよい。
このとき、母粒子2の体積に対して、溶媒の体積は1体積%程度以上、20体積%程度以下であることが好ましく、5体積%程度以上、10体積%程度以下であることがより好ましい。これにより、母粒子2に対する第3の化合物35の接触機会を増大させることができるため、結合部31をより確実に母粒子2の表面に結合させることができる。
次いで、超音波照射による分散やボールミル、ビーズミル等を用いた撹拌等を行うことで、第3の化合物35を母粒子2の表面に高効率に吸着させたのち、この状態で溶液を、好ましくは100℃〜200℃、1時間以上の条件で加熱してアルコキシシリル基を分解することで、母粒子2の表面に露出する水酸基と化学結合を形成させることで第3の化合物35を母粒子2に連結させることができる。
次いで、遠心分離器を用いながら再度溶媒中で数回洗浄することで、化学結合を形成することなく母粒子2の表面に吸着した余分な第1の化合物39を除去する。
なお、乾式法および湿式法の何れにおいても、調製する第3の化合物35および母粒子2を含有する溶液における、第3の化合物35の含有量は、得るべき電気泳動粒子1に付与する正負帯電性および帯電量、ならびに、母粒子2に対する第3の化合物35の吸着率(母粒子2と第3の化合物35との反応の平衡定数)に応じて、適宜設定される。
また、第2の化合物37は、公知の各種方法を用いて用意することができる。
[2] 次に、分散部32と結合部31とが連結した複数の第1の化合物39を生成する(第2の工程)。
[2−1] まず、重合開始剤を用いたリビング重合により、第1のモノマーM1が重合した分散部32を形成する。
このリビング重合法としては、リビングラジカル重合、リビングカチオン重合またはリビングアニオン重合等が挙げられるが、中でも、リビングラジカル重合が好ましい。リビングラジカル重合とすることで、反応系で生じる反応液等を簡便に用いることができ、さらに、反応の制御性も良くモノマーM1を重合させることができる。
さらに、リビングラジカル重合によれば、分散部32における分子量分布を容易に1.2以下に設定することができ、その結果、得られる電気泳動粒子1を電気泳動分散液中において均一な分散能を発揮し得るものとすることができる。
また、リビングラジカル重合法としては、原子移動ラジカル重合(ATRP)、ニトロキシドを介するラジカル重合(NMP)、有機テルルを用いるラジカル重合(TERP)および、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)等が挙げられるが、中でも、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)を用いることが好ましい。可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)によれば、金属触媒を用いず金属汚染の心配がなく、さらに、モノマーM1の重合時における重合を簡便に進行させることができる。また、分散部32における分子量分布をより容易に1.2以下に設定することができる。
重合開始剤(ラジカル重合開始剤)としては、特に限定されないが、例えば、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2.4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビス(2.4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル 2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、1,1'-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジハイドロクロライド、2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]のようなアゾ系開始剤、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムのような過硫酸塩等が挙げられる。
また、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)とする場合、重合開始剤の他に、連鎖移動剤(RAFT剤)が用いられる。この連鎖移動剤としては、特に限定されないが、例えば、ジチオエステル基、トリチオカルバメート基、ザンテート基、ジチオカルバメート基等の官能基を有する硫黄化合物があげられる。
具体的には、連鎖移動剤としては、下記化学式(1)〜(7)で表される化合物が挙げられ、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。これらの化合物は、比較的入手が容易であり、反応の制御を容易に行い得ることから好ましく用いられる。
これらの中でも、連鎖移動剤は、上記化学式(6)で表される2-シアノ-2-プロピルベンドジチオエートであることが好ましい。これにより、反応の制御をより容易に行うことができるようになる。
さらに、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)を用いる場合、モノマーM1、重合開始剤、連鎖移動剤の比率は、形成すべき分散部32の重合度やモノマーM1等の化合物の反応性を考慮して適宜決定されるが、これらのモル比がモノマー:重合開始剤:連鎖移動剤=500〜5:5〜0.25:1であること好ましい。これにより、モノマーM1が重合することで得られる分散部32の長さ(重合度)を適切な大きさに設定することができるとともに、この分散部32を、その分子量分布を容易に1.2以下として、高効率に生成することができる。
また、リビングラジカル重合によりモノマーM1を重合させる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、酢酸エチル等のエステル類、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。
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、モノマーM1の重合反応に際して、前記溶液の温度を所定の温度まで加熱(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、モノマーM1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、5〜48時間程度であるのが好ましい。
なお、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)を用いた際には、分散部32の片末端(先端部)には使用した連鎖移動剤の断片が存在している。そして、この断片を備える分散部32が次工程[2−2]において、分散部32に結合部31を重合させる反応における連鎖移動剤として作用する。
[2−2] 次いで、分散部32に連結するように、母粒子2が備える第1の官能基と反応性を有する、第2の官能基を有する第2のモノマーM2が重合した結合部31を形成する。
これにより、分散部32と結合部31とが連結されたジブロックコポリマーで構成される第1の化合物39が生成される。
なお、本工程[2−2]における、モノマーM2を用いた結合部31の形成に先立って、必要に応じて、前記工程[2−1]で用いた未反応のモノマーM1や溶媒、重合開始剤等の不純物を除去し、分散部32を単離精製する精製処理(除去処理)を行なうようにしても良い。これにより、本工程[2−2]で得られる第1の化合物39がより均一で、純度の高いものとなる。この精製処理としては、特に限定されず、例えば、カラムクロマトグラフィー法、再結晶法、再沈殿法等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて行うことができる。
また、前述の通り、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)を用いた際には、分散部32の片末端には使用した連鎖移動剤の断片が存在している。このため、かかる構成の結合部31は、前記工程[2−1]が完了して得られた分散部32と、モノマーM2と、重合開始剤とを含有する溶液を調製し、この溶液中で、再度リビング重合を行うことで形成される。
なお、本工程に用いる溶媒としては、前記工程[2−1]で挙げたのと同様のものを用いることができ、また、溶液中でモノマーM2を重合させる際の条件は、前記工程[2−1]において溶液中でモノマーM1を重合させる際の条件として挙げたのと同様にすることができる。
[3] 次に、複数の第3の化合物35が連結された母粒子2で残存する第1の官能基と、結合部31が有する複数の第2の官能基とを反応させて、これら同士の間で化学結合を形成することにより、複数の第1の化合物39を母粒子2に連結させる(第3の工程)。
また、第1の化合物39を母粒子2に連結させるプロセスとしては、第3の化合物35を母粒子2に連結させるプロセスと同様に、前記工程[1]で挙げた乾式法、湿式法が用いられる。
[4] 次に、複数の第1の化合物39および第3の化合物35が連結された母粒子2で残存する第1の官能基と、第2の化合物37が有する第2の官能基とを反応させて、これら同士の間で化学結合を形成することにより、複数の第2の化合物37を母粒子2に連結させる(第4の工程)。
なお、第2の化合物37は、公知の各種方法を用いて用意することができる。
また、第2の化合物37を母粒子2に連結させるプロセスとしては、第3の化合物35を母粒子2に連結させるプロセスと同様に、前記工程[1]で挙げた乾式法、湿式法が用いられる。
これにより、母粒子2のほぼ全体が被覆層3で被覆された電気泳動粒子1が得られる。
以上のような工程を経ることで、精製された電気泳動粒子1を得ることができる。
なお、本実施形態では、前記工程[1]において母粒子2に第3の化合物35を連結し、前記工程[3]において母粒子2に第1の化合物39を連結し、前記工程[4]において母粒子2に第2の化合物37を連結することで電気泳動粒子1を得る場合について説明したが、第1の化合物39、第2の化合物37および第3の化合物35を母粒子2に連結させる順序は、任意の順序に入れ替えることができる。ただし、本実施形態のように、第3の化合物35を最初に母粒子2に対して連結させることで、目的とする電気泳動粒子1に付与すべき帯電量を、より確実に誤差を生じることなく付与することができる。
また、第1の化合物39に含まれるモノマーM1の種類によっては、電気泳動粒子1を乾燥させてしまうと分散溶媒に分散しなくなる場合がある。このような場合には、洗浄作業の際には反応溶媒を分散溶媒に少しずつ置換していく(乾燥工程を経ない)溶媒置換法で行うことが好ましい。
さらに、本工程に用いる溶媒としては、前記工程[2−1]で挙げたのと同様のものを用いることができる他、後述する電気泳動分散液が備える分散液として挙げる脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)およびシリコーンオイル等を用いることができる。
また、本実施形態では、第1の化合物39および第2の化合物37が備える第2の官能基がともにアルコキシシリル基である場合について説明したが、第2の官能基は、前述の通り、第1の官能基と反応して連結し得るものであれば各種官能基から選択されるが、この場合、第1の化合物39が備える第2の官能基と、第2の化合物37が備える第2の官能基とは、同一のものであっても、異なるものであってもよい。
<<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実施形態が有する第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の模式図である。
以下、第2実施形態の電気泳動粒子について、前記第1実施形態の電気泳動粒子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の電気泳動粒子1は、図3に示すように、母粒子2に結合する第1の化合物と第2の化合物と第3の化合物とのうち、第2の化合物および第3の化合物の構成が異なること以外は、図2に示す前記第1実施形態の電気泳動粒子1と同様である。
すなわち、第2実施形態の電気泳動粒子1では、第2の化合物37に代えて、第2の化合物38が連結しており、この第2の化合物38は、非極性基を備える第3のモノマーM3に由来する非極性部33と、第2の官能基を備える第2のモノマーに由来する結合部31とを有するブロックコポリマーである。かかる構成の第2の化合物38では、結合部31において、第1の官能基と第2の官能基とが反応することで母粒子2に第2の化合物38が連結している。さらに、第2実施形態の電気泳動粒子1では、第3の化合物35に代えて、第3の化合物36が連結しており、この第3の化合物36は、帯電性基を備える第4のモノマーM4に由来する帯電性部34と、第2の官能基を備える第2のモノマーに由来する結合部31とを有するブロックコポリマーである。かかる構成の第3の化合物36では、結合部31において、第1の官能基と第2の官能基とが反応することで母粒子2に第3の化合物36が連結している。
第2の化合物38が有する非極性部33は、前記第1実施形態の第2の化合物37が備える非極性基と同様に、後述する電気泳動分散液中において、電気泳動粒子1同士の凝集を抑制または防止するために、被覆層3中において、母粒子2の表面に設けられる。
この非極性部33は、電気泳動分散液中において、重合後に、前記第1実施形態の第2の化合物37が備える非極性基が側鎖となる部位を有するモノマーM3が複数重合することで形成され、モノマーM3に由来する非極性ユニットが複数連結している。
モノマーM3は、リビングラジカル重合(ラジカル重合)により重合し得るように1つの重合基を備え、さらに重合後は非極性の側鎖となる部位を備えるペンダント型の単官能モノマーである。
モノマーM3として、非極性の側鎖を備えるものを用いることで、リビングラジカル重合により形成される非極性部33は、後述する電気泳動分散液において、電気泳動粒子1同士の凝集を抑制または防止する機能を確実に発揮する。そのため、電気泳動分散液中において、かかる非極性部33を備える電気泳動粒子1は、凝集することなく優れた分散性をもって分散するものとなる。
このようなモノマーM3としては、前述したモノマーM1が備える分散性に寄与する側鎖に代えて、前述した第2の化合物37が備える非極性基を、側鎖として有するものを用いることができる。
また、結合部31は、電気泳動粒子1が備える被覆層3中において、母粒子2の表面に結合しており、これにより、第2の化合物38を母粒子2に連結させるものであるが、この結合部31としては、前述した第1の化合物39が備える結合部31と同様の構成のものを用いることができる。
さらに、第3の化合物36が有する帯電性部34は、前記第1実施形態の第3の化合物35が備える帯電性基と同様に、後述する電気泳動分散液中において、電気泳動粒子1に帯電性を付与するために、被覆層3中において、母粒子2の表面に設けられる。
この帯電性部34は、電気泳動分散液中において、重合後に、前記第1実施形態の第3の化合物35が備える帯電性基が側鎖となる部位を有するモノマーM4が複数重合することで形成され、モノマーM4に由来する帯電性ユニットが複数連結している。
モノマーM4は、リビングラジカル重合(ラジカル重合)により重合し得るように1つの重合基を備え、さらに重合後は帯電性の側鎖となる部位を備えるペンダント型の単官能モノマーである。
モノマーM4として、帯電性の側鎖を備えるものを用いることで、リビングラジカル重合により形成される帯電性部34は、後述する電気泳動分散液において、電気泳動粒子1に帯電性を付与する機能を確実に発揮する。そのため、電気泳動分散液中において、かかる帯電性部34を備える電気泳動粒子1は、目的とする正負帯電性および帯電量を備えるものとなる。
このようなモノマーM4としては、前述したモノマーM1が備える分散性に寄与する側鎖に代えて、前述した第3の化合物35が備える帯電性基を、側鎖として有するものを用いることができる。
また、結合部31は、電気泳動粒子1が備える被覆層3中において、母粒子2の表面に結合しており、これにより、第3の化合物36を母粒子2に連結させるものであるが、この結合部31としては、前述した第1の化合物39が備える結合部31と同様の構成のものを用いることができる。
このような、非極性部33と結合部31とを有するブロックコポリマーで構成される第2の化合物38と、帯電性部34と結合部31とを有するブロックコポリマーで構成される第3の化合物36と、を備える第2実施形態の電気泳動粒子によっても、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
<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。
分散媒としては、沸点が100℃以上であり、比較的高い絶縁性を有するものが好ましく用いられる。かかる分散媒としては、例えば、各種水(例えば、蒸留水、純水等)、ブタノールやグリセリン等のアルコール類、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸ブチル等のエステル類、ジブチルケトン等のケトン類、ペンタン等の脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン等の芳香族複素環類、アセトニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、カルボン酸塩、シリコーンオイルまたはその他の各種油類等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。
中でも、分散媒としては、脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)またはシリコーンオイルを主成分とするものが好ましい。流動パラフィンまたはシリコーンオイルを主成分とする分散媒は、電気泳動粒子1の凝集抑制効果が高いことから、図4に示す電気泳動表示装置920の表示性能が経時的に劣化するのを抑制することができる。また、流動パラフィンまたはシリコーンオイルは、不飽和結合を有しないため耐候性に優れ、さらに安全性も高いという利点を有している。
また、分散媒としては、比誘電率が1.5以上3以下であるものが好ましく用いられ、1.7以上2.8以下であるものがより好ましく用いられる。このような分散媒は、電気泳動粒子1の分散性に優れるとともに、電気絶縁性も良好である。このため、消費電力が小さく、コントラストの高い表示が可能な電気泳動表示装置920の実現に寄与する。なお、この誘電率の値は、50Hzにおいて測定された値であり、かつ、含有する水分量が50ppm以下、温度25℃である分散媒について測定された値である。
また、分散媒中には、必要に応じて、例えば、電解質、界面活性剤(アニオン性またはカチオン性)、金属石鹸、樹脂材料、ゴム材料、油類、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、潤滑剤、安定化剤、各種染料等の各種添加剤を添加するようにしてもよい。
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、被覆層3が有する第1の化合物39の作用により、電気泳動粒子1は、優れた分散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、図6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〜図6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、このスイッチング素子を駆動させる駆動IC(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として負荷電を有するものが用いられ、着色粒子(黒色粒子)95bとして正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がマイナス(負)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がプラス(正)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に示すように、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。一方、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。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。
これとは逆に、第1の電極93を負電位とすると、図6に示すように、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。一方、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。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。
<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7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7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8、図9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8は断面図、図9は平面図である。
図8、図9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8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9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8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、スマートフォン、タブレット端末、時計、ウオッチ、ウエアラブル機器、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。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
電気泳動粒子の製造、電気泳動分散液の調製、電気泳動分散液の評価
1.第1の化合物(ブロックコポリマー)の合成
1−1.分散部の合成
フラスコに、分子量16,000のシリコーンマクロモノマー(JNC株式会社製「サイラプレーン FM−0726」):60g、2−シアノ−2−プロピルベンゾジチオエート:250mg、アゾビスイソブチロニトリル:100mgを加え、系を窒素置換した後に、さらに酢酸エチル22.5mLを加え、その後、75℃で8時間加熱撹拌してシリコーンマクロモノマーを重合した。これを室温まで冷却して反応を終了し、溶媒を除去してシリコーンポリマー反応溶液を得た。
得られた反応溶液を、ヘキサンとクロロホルムの混合溶媒を展開溶媒としてシリカゲルカラムで精製し、不純物を除去してシリコーンポリマーを単離した。トルエンを展開溶媒としたゲル浸透クロマトグラフィーによって、得られたシリコーンポリマーの重量平均分子量(Mw)を測定した結果、48,000であることを確認した。
1−2.結合部の合成
フラスコに、上記で得られたシリコーンポリマー:10gに、アゾビスイソブチロニトリル:27.5mg、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(信越シリコーン社製、「KBE−503」):200mgを加え、系を窒素置換した後に、さらに酢酸エチルを加え、その後、75℃で4時間加熱撹拌して重合を行った。これを室温まで冷却して反応を終了し、溶媒を除去して分散部と結合部とが連結した第1の化合物(ブロックコポリマー)を得た。
2.第3の化合物の合成
4-tert-Butylbenzoic Acid(東京化成社製、Mw 178.2):4.5gと、アミド結合を形成させるための縮合剤として1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDC、東京化成製、Mw 155.3):3.9gと、4−(ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP、東京化成製、Mw 122.2):0.6gと、無水塩化メチレン20mLとを混合したフラスコに、3−(Trimethoxysilyl)propylamine(東京化成製、Mw 179.3):4.5gを滴下し、5時間攪拌した。これにより、アミノ基とカルボン酸とを縮合させた。そして、得られた反応物をシリカゲルカラムにて精製し、第3の化合物を得た。
3.白色粒子(正帯電性粒子)を含む電気泳動分散液の調製
[実施例1A]
まず、上記で得られた第3の化合物0.10gと、平均粒径250nmの酸化チタン粒子(石原産業社製、「CR−50」)60gとを、トルエン300mLに混合し、1時間超音波処理した後、130℃で4時間加熱還流した。その後、トルエンで粒子を洗浄し未反応な第3の化合物を除去した後、残留トルエンを乾燥留去し、第3の化合物が結合した白色電気泳動粒子を得た。
次に、この白色電気泳動粒子60gを、シリコーンオイル(信越化学社製「KF−96−20cs」)に加え、さらに、上記で得られた第1の化合物(ブロックコポリマー):12gと、第2の化合物としてn−ブチルトリメトキシシラン(Gelest社製、「SIB1988」、Mw 178.3):1.2gを加え、1時間超音波処理した後、180℃で4時間加熱撹拌して第1の化合物と第2の化合物を粒子に結合させた電気泳動粒子を得た。反応後の溶液から、未反応の第1、第2の化合物を除去し、シリコーンオイルを信越化学製「KF−96L−2cs」に置換することで白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、酸化チタン粒子に対して、2.5wt%、1.0wt%および0.1wt%であった。
[実施例2A]
第3の化合物を0.40g加えたこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、酸化チタン粒子に対して、2.5wt%、1.0wt%および0.3wt%であった。
[実施例3A]
第3の化合物を1.50g加えたこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、酸化チタン粒子に対して、2.5wt%、1.0wt%および1.0wt%であった。
[実施例4A]
第3の化合物を0.40g加え、さらに、第2の化合物を:0.1g加えたこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、酸化チタン粒子に対して、2.5wt%、0.1wt%および0.3wt%であった。
[実施例5A]
第3の化合物を0.40g加え、さらに、第2の化合物として、n−ブチルトリメトキシシランに代えて、1、1、1、3、3、3−ヘキサメチルジシラザン(HMDS、東京化成社製、Mw 161.4):10gを加えたこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、酸化チタン粒子に対して、2.5wt%、1.0wt%および0.3wt%であった。
[実施例6A]
第3の化合物を0.40g加え、さらに、第2の化合物として、HMDS:1gを加えたこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、酸化チタン粒子に対して、2.5wt%、0.1wt%および0.3wt%であった。
[比較例1A]
第2の化合物の添加を行わず、酸化チタン粒子への第2の化合物の結合を省略したこと以外は、前記実施例2Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
[比較例2A]
第2の化合物および第3の化合物の添加を行わず、酸化チタン粒子への第2の化合物および第3の化合物の結合を省略したこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、白色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
4.黒色粒子(負帯電性粒子)を含む電気泳動分散液の調製
[実施例1B]
フラスコに、第3の化合物として、(3,3,3―TRIFLUOROPROPYL)TRIMETHOXYSILANE(Gelest社製、「SIT8372.0」、Mw 218.3):0.10g、窒化チタン粒子(三菱マテリアル社製「SC13MT」):50gを、トルエン250mLに混合し、1時間超音波処理した後、130℃で4時間加熱還流した。その後、トルエンで粒子を洗浄し未反応な第3の化合物を除去した後、残留トルエンを乾燥留去し、第3の化合物が結合した黒色電気泳動粒子を得た。
次に、この黒色電気泳動粒子50gを、シリコーンオイル(信越化学製「KF−96−20cs」)に加え、さらに、第1の化合物(ブロックコポリマー):20gと、第2の化合物としてn−ブチルトリメトキシシラン:1.2gを加え、1時間超音波処理した後、180℃で4時間加熱撹拌して、第1の化合物と第2の化合物を粒子に結合させた電気泳動粒子を得た。
反応後の溶液から、未反応の第1、第2の化合物を除去し、シリコーンオイルを信越化学製「KF−96L−2cs」に置換することで黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、窒化チタン粒子に対して、4.5wt%、1.0wt%および0.1wt%であった。
[実施例2B]
第3の化合物を0.40g加えたこと以外は、前記実施例1Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、窒化チタン粒子に対して、4.5wt%、1.0wt%および0.3wt%であった。
[実施例3B]
第3の化合物を1.50g加えたこと以外は、前記実施例1Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、窒化チタン粒子に対して、4.5wt%、1.0wt%および1.0wt%であった。
[実施例4B]
第3の化合物を0.40g加え、さらに、第2の化合物を:0.1g加えたこと以外は、前記実施例1Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、窒化チタン粒子に対して、4.5wt%、0.1wt%および0.3wt%であった。
[実施例5B]
第3の化合物を0.40g加え、さらに、第2の化合物として、n−ブチルトリメトキシシランに代えて、HMDS:10gを加えたこと以外は、前記実施例1Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、窒化チタン粒子に対して、4.5wt%、1.0wt%および0.3wt%であった。
[実施例6B]
第3の化合物を0.40g加え、さらに、第2の化合物として、HMDS:1gを加えたこと以外は、前記実施例1Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
なお、得られた電気泳動粒子における第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物の付加量は、それぞれ、窒化チタン粒子に対して、4.5wt%、0.1wt%および0.3wt%であった。
[比較例1B]
第2の化合物の添加を行わず、窒化チタン粒子への第2の化合物の結合を省略したこと以外は、前記実施例2Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
[比較例2B]
第2の化合物および第3の化合物の添加を行わず、窒化チタン粒子への第2の化合物および第3の化合物の結合を省略したこと以外は、前記実施例1Bと同様にして、黒色粒子を含む電気泳動分散液を得た。
5.白色粒子と黒色粒子とを含む電気泳動分散液の調製
実施例1A〜6Aおよび比較例1A、2Aの白色粒子を含む電気泳動分散液と、実施例1B〜6Bおよび比較例1B、2Bの黒色粒子を含む電気泳動分散液とについて、白色粒子と黒色粒子との組み合わせで、それぞれ、白色の電気泳動分散液と黒色の電気泳動分散液とが体積比が10:1となるよう混合して白色粒子と黒色粒子とを含む電気泳動分散液を調製した。
6.電気泳動分散液の評価
6−1.まず、前記3.〜4.で調製した電気泳動分散液について、それぞれ、以下のような分散性および泳動性の評価を行った。
<分散性評価>
すなわち、まず、ガラス基板上に、電極間距離が100μmとなっている櫛歯電極が形成された評価用櫛歯電極基板を用意した。
次いで、電気泳動分散液を電気泳動粒子の含有率が1wt%となるように希釈した後、この希釈された電気泳動分散液を評価用櫛歯電極基板の櫛歯電極上に滴下した。
次いで、この滴下された電気泳動分散液を、顕微鏡を用いて観察した。
その結果を、以下に示す評価基準に基づいて評価した。
<<評価基準>>
◎:電気泳動分散液に、電気泳動粒子の凝集が認められず、電気泳動粒子が電気泳動分散液中に一様に広がっている。
○:電気泳動分散液に、若干、電気泳動粒子の凝集が認められる。
△:電気泳動分散液に、一部、電気泳動粒子の凝集が認められる。
×:電気泳動分散液に、電気泳動粒子の凝集が多数認められる。
<泳動性評価>
次いで、櫛歯電極上に電気泳動分散液が滴下された状態で、櫛歯電極間に15Vを印加し、その際の、電気泳動粒子の泳動性を、顕微鏡を用いて観察した。
その結果を、以下に示す評価基準に基づいて評価した。
<<評価基準>>
4:電気泳動分散液中において、電気泳動粒子が非常に早く泳動する。
3:電気泳動分散液中において、電気泳動粒子が早く泳動する。
2:電気泳動分散液中において、電気泳動粒子がゆっくりと泳動する。
1:電気泳動分散液中において、逆帯電の電気泳動粒子が混在している。または、ほとんど泳動しない。
これらの評価結果を、表1、表2に示す。
表1、2から明らかなように、各実施例の電気泳動分散液では、電気泳動粒子は、電気泳動分散液中において、優れた分散性、泳動性を示すものであった。
これに対して、各比較例の電気泳動分散液では、母粒子への第2の化合物(さらには第3の化合物)の連結が省略されていることに起因して、電気泳動粒子は、分散性および泳動性に優れたものとは言えない結果を示した。
6−2.また、前記5.で調製した電気泳動分散液について、以下のような表示性能の評価を行った。
<表示性能評価>
すなわち、前記5.で調製した電気泳動分散液について、それぞれ、厚さ50μmの透明電極セルに注入して白色表示した際の白反射率、および黒色表示した際の黒反射率を測定し、これらからコントラストを算出した。
その結果を、以下に示す評価基準に基づいて評価した。
<<評価基準>>
◎ :コントラストが25以上である。
○ :コントラストが20以上25未満である。
△ :コントラストが15以上20未満である。
× :コントラストが5以上15未満である。
××:コントラストが5未満である。
この評価結果を、表3に示す。
表3から明らかなように、白色粒子の各実施例と黒色粒子の各実施例との組み合わせの電気泳動分散液では、電気泳動粒子は、電気泳動分散液中において、白色粒子と黒色粒子との間で凝集が生じることなく、優れたコントラストすなわち表示性能を示すものであった。
これに対して、白色粒子および黒色粒子のうち少なくとも一方に比較例を含む組み合わせの電気泳動分散では、母粒子への第2の化合物の連結が省略されていることに起因して、白色粒子と黒色粒子との間で凝集が生じ、その結果、コントラストすなわち表示性能に劣る結果を示した。
1…電気泳動粒子、2…母粒子、3…被覆層、31…結合部、32…分散部、33…非極性部、34…帯電性部、35…第3の化合物、36…第3の化合物、37…第2の化合物、38…第2の化合物、39…第1の化合物、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、96…分散媒、97…封止部、98…接着剤層、501…電気泳動粒子、502…基材粒子、503…被覆層、531…シランカップリング剤、532…重合部、533…高分子、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…搬送ローラ対、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、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、M1…第1のモノマー、M2…第2のモノマー、M3…第3のモノマー、M4…第4のモノマー

Claims (19)

  1. 表面に第1の官能基を有する粒子と、
    前記粒子に結合した第1の化合物、第2の化合物および第3の化合物とを有し、
    前記第1の化合物は、分散媒中への分散性に寄与する部位を有する第1のモノマーに由来する分散部と、前記第1の官能基と反応性を有する第2の官能基を備える第2のモノマーに由来する結合部とを有するブロックコポリマーであり、前記結合部において、前記第1の官能基と前記第2の官能基とが反応することで前記粒子に連結しており、
    前記第2の化合物は、前記第1の化合物よりも分子量が小さく、非極性基と、前記第2の官能基とを有するものであり、前記第2の官能基が、前記第1の官能基と反応することで前記粒子に連結しており、
    前記第3の化合物は、前記第1の化合物よりも分子量が小さく、帯電性基と、前記第2の官能基とを有するものであり、前記第2の官能基が、前記第1の官能基と反応することで前記粒子に連結していることを特徴とする電気泳動粒子。
  2. 前記第2の化合物は、前記非極性基と、前記第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤である請求項1に記載の電気泳動粒子。
  3. 前記第2の化合物は、前記非極性基を備える第3のモノマーに由来する非極性部と、前記第2の官能基を備える前記第2のモノマーに由来する前記結合部とを有するブロックコポリマーである請求項1に記載の電気泳動粒子。
  4. 前記非極性基は、炭化水素基である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  5. 前記第2の化合物の分子量は、100以上1,000以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  6. 前記第3の化合物は、前記帯電性基と、前記第2の官能基とを有するシラン系カップリング剤である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  7. 前記第3の化合物は、前記帯電性基を備える第3のモノマーに由来する帯電性部と、前記第2の官能基を備える前記第2のモノマーに由来する前記結合部とを有するブロックコポリマーである請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  8. 前記帯電性基は、分極基およびイオン性基のうちの少なくとも一方を含む請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  9. 前記第3の化合物の分子量は、100以上1,000以下である請求項1ないし8のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  10. 前記第1の化合物において、前記結合部は、個以上10個以下の前記第2のモノマーに由来するユニットにより形成されたものである請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  11. 前記第1の化合物において、前記第1のモノマーは、下記一般式(I)で表されるシリコーンマクロモノマーである請求項1ないし10のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。

    [式中、R1は水素原子またはメチル基、R2は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基、R3は、炭素数1〜6までのアルキル基およびエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドのエーテル基のうちの1種を含む構造、nは0以上の整数を表す。]
  12. 前記分散部の重量平均分子量は、10,000以上100,000以下である請求項1ないし11のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  13. 前記分散部の重量平均分子量をAとし、前記第2の化合物の分子量をBとしたとき、A/Bは、10以上1,000以下である請求項1ないし12のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
  14. 請求項1ないし13のいずれか1項に記載の電気泳動粒子の製造方法であって、
    前記粒子の表面に有する前記第1の官能基と、前記第3の化合物が有する前記第2の官能基とを反応させることで、前記第3の化合物を、前記粒子に連結させる工程と、
    前記粒子の表面に有する前記第1の官能基と、前記第1の化合物が有する前記第2の官能基とを反応させることで、前記第1の化合物を、前記結合部において、前記粒子に連結させる工程と、
    前記粒子の表面に有する前記第1の官能基と、前記第2の化合物が有する前記第2の官能基とを反応させることで、前記第2の化合物を、前記粒子に連結させる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。
  15. 請求項1ないし13のいずれか1項に記載の電気泳動粒子と、分散媒とを含有することを特徴とする電気泳動分散液。
  16. 前記分散媒は、シリコーンオイルである請求項15に記載の電気泳動分散液。
  17. 基板と、
    前記基板に設けられ、請求項15または16に記載の電気泳動分散液を収納する構造体と、を含むことを特徴とする電気泳動シート。
  18. 請求項17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。
  19. 請求項18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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