JPWO2015025659A1 - エレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティングディスプレイ - Google Patents

Abstract

エレクトロウェッティング素子１は、素子本体１０と、誘電体層１４と、電極と、非極性液体１７及び極性液体１６とを備える。素子本体１０は、セルＣを有する。誘電体層１４は、セルＣ内に配されている。誘電体層１４は、疎水性表面を有する。電極は、誘電体層１４を分極させる。非極性液体１７は、セルＣ内において疎水性表面上に配されている。極性液体１６は、非極性液体１７と混和しない。極性液体１６は、セルＣ内において疎水性表面上に配されている。非極性液体１７が着色物質を含む。極性液体１６が、非イオン性分子を含む。非イオン性分子は、極性部と非極性部とを有する。

Description

本発明は、エレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティングディスプレイに関する。

近年、エレクトロウェッティング効果を利用したエレクトロウェッティング（以下、「ＥＷ」と記載することがある。）素子が注目されている。一般的に、ＥＷ素子では、セル内に、互いに混和しない極性液体と非極性液体とが封入されている。ＥＷ素子に電圧を印加することにより、極性液体と非極性液体との界面が変化することにより、光の透過率が変化する。このため、ＥＷ素子の応答速度を向上するためには、極性液体及び非極性液体の粘度を低くし、電圧印加時に流動しやすくする必要がある。

しかしながら、極性液体及び非極性液体の粘度を低くした場合、所謂バックフローという問題が生じやすくなる。ここで、バックフローとは、電圧を印加し続けているにも関わらず、極性液体と非極性液体との界面が変化し、電圧を印加していないときの界面の形状に近づく現象をいう。

例えば特許文献１では、ＥＷ素子への電圧の印加方法を工夫することによりバックフローを抑制することが提案されている。

国際公開第２００８／１４２０８６号公報

特許文献１に記載の電圧印加方法を行った場合、ＥＷ素子の駆動が複雑になるという問題がある。従って、バックフローを抑制する新たな手段が求められている。

本発明の主な目的は、バックフローが生じにくいＥＷ素子を提供することにある。

本発明に係るエレクトロウェッティング素子は、素子本体と、誘電体層と、電極と、非極性液体及び極性液体とを備える。素子本体は、セルを有する。誘電体層は、セル内に配されている。誘電体層は、疎水性表面を有する。電極は、誘電体層を分極させる。非極性液体は、セル内において疎水性表面上に配されている。極性液体は、非極性液体と混和しない。極性液体は、セル内において疎水性表面上に配されている。非極性液体が着色物質を含む。極性液体が、非イオン性分子を含む。非イオン性分子は、極性部と非極性部とを有する。

非イオン性分子のグリフィン法により規定されるＨＬＢ値が７以下であることが好ましい。

非イオン性分子は、非極性部の少なくとも一部を構成しており、極性部が結合している芳香環を有していてもよい。

非イオン性分子は、芳香環と、芳香環に結合している少なくとも一つの（−ＣＯＮＨ−Ｒ）基（但し、Ｒは、炭素原子数が３〜２０のアルキル基である。）とを有していてもよい。

非イオン性分子が下記の一般式（１）で表される化合物であってもよい。

一般式（１）において、Ｒ_１，Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、炭素原子数が３〜２０のアルキル基である。

非イオン性分子は、ピラノース構造と、ピラノース構造にエーテル結合を介して結合した芳香族環とを有し、芳香族環が、水素以外の置換基を少なくともひとつ有するものであってもよい。その場合、エーテル結合が、アセタール構造を構成していることが好ましい。 非イオン性分子は、下記化学式（２）で表されるものであってもよい。

但し、化学式（２）において、Ｒは、炭素数が１〜６のアルキル基であり、ＡＲは、水素以外の置換基を少なくともひとつ有する芳香族環である。

化学式（２）において、ＡＲが化学式（３）で表されることが好ましい。

但し、化学式（３）において、＊は、アセタール構造との結合部を表し、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、水素以外の１価の置換基を表し、ｎ，ｍは、それぞれ、０〜３の整数を表し、ｎ＋ｍは１〜３の整数である。

化学式（３）において、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、炭素数１〜６のアルキル基であることが好ましい。

ピラノース構造が、マンノピラノシド構造であることが好ましい。

非イオン性分子の分子量が１５００以下であることが好ましい。

極性液体が有機溶媒を含んでいてもよい。

極性液体の２０℃における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲内にあることが好ましい。

着色物質が、極性部と非極性部とを有する顔料であってもよい。

本発明に係るエレクトロウェッティングディスプレイは、上記エレクトロウェッティング素子を備える。

本発明によれば、バックフローが生じにくいＥＷ素子を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの略図的断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの動作を説明するための略図的断面図である。 図３は、従来のエレクトロウェッティングディスプレイにおけるバックフローを説明するための模式的断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイにおいてバックフローが生じにくくなる推測原理を説明するための模式的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ（以下、「ＥＷディスプレイ」とすることがある。）２の略図的断面図である。

ＥＷディスプレイ２は、エレクトロウェッティング素子（以下、「ＥＷ素子」とすることがある。）１を備えている。ＥＷディスプレイ２は、ＥＷ素子１に加え、光源や反射部材等をさらに備えていてもよい。

ＥＷ素子１は、素子本体１０を備えている。素子本体１０は、内部空間１０ａを有する。

具体的には、素子本体１０は、第１の基板１１と、第２の基板１２とを備える。第１の基板１１と第２の基板１２とは、内部空間１０ａを介して互いに間隔をおいて対向している。第１の基板１１と第２の基板１２との間には、側壁部を構成しているシール材１３が配されている。これらシール材１３並びに第１及び第２の基板１１，１２により内部空間１０ａが区画形成されている。

第１の基板１１は、基板本体１１ａと、コモン電極１１ｂとを有する。コモン電極１１ｂは、基板本体１１ａの第２の基板１２側の主面の上に配されている。一方、第２の基板１２は、基板本体１２ａと、ＴＦＴ１２ｂと、配線部１２ｃと、平坦化膜１２ｄと、画素電極１２ｅと、コモン電極１２ｆとを有する。

基板本体１１ａ，基板本体１２ａは、例えば、ガラス、樹脂成型体及びフィルム等により構成することができる。

コモン電極１１ｂは透明電極であることが好ましい。コモン電極１１ｂは、例えば、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の透明導電性酸化物などにより構成することができる。

画素電極１２ｅ及びコモン電極１２ｆは、それぞれ、平坦化膜１２ｄ上に形成されている。画素電極１２ｅ及びコモン電極１２ｆは、それぞれ、ビアホール電極１２ｄａを介してＴＦＴ１２ｂ及び配線部１２ｃに接続されている。

画素電極１２ｅ及びコモン電極１２ｆは、それぞれ、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物などや、アルミニウムや銅等の金属などにより構成することができる。

誘電体層１４は、内部空間１０ａ内において、第２の基板１２の第１の基板１１側の表面の上に配されている。具体的には、誘電体層１４は、第２の基板１２の上に配されている。この誘電体層１４は、画素電極１２ｅ及びコモン電極１２ｆが設けられた領域を含め、基板本体１２ａの第１の基板１１側の主面の実質的に全体を覆うように設けられている。

誘電体層１４の表面は、例えばフッ素樹脂の塗布及び熱処理などの公知の方法により、撥水化処理されている。このため、誘電体層１４の第１の基板１１側の表面は、疎水性表面を構成している。すなわち、誘電体層１４は、疎水性表面を有する。誘電体層１４には、コモン電極１１ｂと画素電極１２ｅとによって電圧が印加される。これにより、誘電体層１４が分極する。

第２の基板１２の誘電体層１４の上には、第１の基板１１側に向かって延びる隔壁部１５が設けられている。隔壁部１５は、第１の基板１１に到っていてもよいし、第１の基板１１に到っていなくてもよい。この隔壁部１５により、内部空間１０ａが複数のセルＣに区画されている。具体的には、本実施形態では、隔壁部１５は、格子状に設けられている。よって、略矩形状の複数のセルＣがマトリクス状に設けられている。

複数のセルＣのそれぞれには、コモン電極１１ｂと共に誘電体層１４を分極させる画素電極１２ｅと、コモン電極１２ｆとが配されている。なお、コモン電極１２ｆは、コモン電極１１ｂと同電位の電極である。

各セルＣには、極性液体１６と非極性液体１７とが充填されている。極性液体１６と非極性液体１７とは、内部空間１０ａ内において、誘電体層１４の疎水性表面上に配されている。極性液体１６の表面エネルギーが相対的に高く、非極性液体１７の表面エネルギーが相対的に低い。極性液体１６は、親水性を有する高表面エネルギー液体により構成されている。非極性液体１７は、疎水性を有する低表面エネルギー液体により構成されている。このため、極性液体１６と非極性液体１７とは、実質的に混和しない。

ＥＷディスプレイ２の応答速度を高くする観点からは、極性液体１６及び非極性液体１７のそれぞれの粘度が低いことが好ましい。極性液体１６及び非極性液体１７のそれぞれの粘度は、８００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５００ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましく、３００ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。

非極性液体１７は、例えば、アルカン、シリコーン類、フルオロカーボン類等の有機溶媒により構成することができる。非極性液体１７は、複数種類の有機溶媒を含んでいてもよい。アルカンとしては、直鎖アルカン、分岐アルカン、環状アルカン等が挙げられる。好ましく用いられる直鎖又は分岐アルカンの具体例としては、例えば、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン等が挙げられる。環状アルカンの具体例としては、シクロヘキサン、シクロヘプタン等が挙げられる。シリコーン類としては、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタンシロキサン、ドデカメチルペンタシロキサン等が挙げられる。

極性液体１６は、水または水溶液であってもよいし、少なくとも１種の有機溶媒を含んでいてもよい。極性液体１６は、有機溶媒を含むことが好ましい。極性を有する有機溶媒のなかには、水等よりも融点が低いものが存在する。そのような低融点の有機溶媒を極性液体１６として用いることにより、ＥＷディスプレイ２の作動温度域を広げることができる。ＥＷディスプレイ２の作動温度域を広げる観点から、極性液体１６の沸点は８０℃以上であることが好ましい。その場合、極性液体１６における有機溶媒の含有率は、９０質量％以上であることが好ましい。極性液体１６として好ましく用いられる有機溶媒の具体例としては、例えば、エタノール、プロパノール、エチレングリコールなどの一価及び多価アルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、Ｎ−メチルピロリドンなどのピロリドン類等が挙げられる。なお、極性液体１６は、有機溶媒と水とを含む混合液であってもよい。

非極性液体１７は、着色物質を含む。一方、極性液体１６は、着色物質を実質的に含まない。

着色物質は、例えば、極性部と非極性部とを有する顔料であってもよい。極性部と非極性部とを有する顔料の具体例としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、鉄酸化物、銅−クロム複合酸化物、銅−クロム−亜鉛複合酸化物等が挙げられる。

着色物質は、極性を有する染料を含んでいてもよい。極性を有する染料の具体例としては、例えば、ソルベントブラック類等が挙げられる。 なお、非極性液体１７における着色物質の含有率は、ＥＷディスプレイ２に要求される光学特性等に応じて適宜設定することができる。非極性液体１７における着色物質の含有率は、通常、１重量％〜３０重量％程度である。

一方、極性液体１６は、極性部と非極性部とを有する非イオン性分子を含む。この非イオン性分子のグリフィン法により規定されるＨＬＢ値は、７以下であることが好ましく、６以下であることがより好ましく、５以下であることがさらに好ましい。非イオン性分子のグリフィン法により規定されるＨＬＢ値が大きいと、極性液体１６と非極性液体１７とが混和しやすくなるためである。

なお、グリフィン法により規定されるＨＬＢ値は、２０×親水部の式量の総和／分子量となる。このため、グリフィン法により規定されるＨＬＢ値は、０〜２０の間の値をとる。

非イオン性分子は、非極性部の少なくとも一部を構成しており、極性部が結合している芳香環を有していてもよい。非イオン性分子は、芳香環と、芳香環に結合している少なくとも一つの（−ＣＯＮＨ−Ｒ）基（但し、Ｒは、炭素原子数が３〜２０のアルキル基である。）とを有していてもよい。

好ましく用いられる非イオン性分子の具体例としては、例えば、下記の一般式（１）で表される化合物が挙げられる。

一般式（１）において、Ｒ_１，Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、炭素原子数が３〜２０のアルキル基である。

一般式（１）で表される化合物は、例えば、ベンゼントリカルボン酸、あるいはベンゼントリカルボン酸クロリドに対して、相当するアルキルアミンを反応させることにより合成することができる。

非イオン性分子は、ピラノース構造と、ピラノース構造にエーテル結合を介して結合した芳香族環とを有し、かつ、芳香族環が、水素以外の置換基を少なくともひとつ有するものであってもよい。この場合、ピラノース構造が、ピラノシド構造であることが好ましく、マンノピラノシド構造であることがより好ましい。 ピラノース構造は、特に限定されないが、六炭糖ピラノース環であってもよく、ピラノース構造を安定させるため、ヘミアセタール化されたものであってもよい。

ピラノース構造としては、代表例として、例えば、メチル−α−Ｄ−グルコピラノシド、メチル−β−Ｄ−グルコピラノシド、メチル−α−Ｄ−ガラクトピラノシド、メチル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド、メチル−α−Ｄ−マンノピラノシド、メチル−β−Ｄ−マンノピラノシドなどが挙げられる。

非イオン性分子は、例えば、下記化学式（２）で表される分子であることが好ましい。

但し、化学式（２）において、Ｒは、炭素数が１〜６のアルキル基であり、ＡＲは、水素以外の置換基を少なくともひとつ有する芳香族環である。

化学式（２）において、Ｒは、炭素数が１〜３のアルキル基であることが好ましく、炭素数が１又は２のアルキル基であることがより好ましい。Ｒは、具体的には、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、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基等であってもよい。

ＡＲは、化学式（３）で表されるものであることが好ましい。

但し、化学式（３）において、＊は、アセタール構造との結合部を表し、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、水素以外の１価の置換基を表し、ｎ，ｍは、それぞれ、０〜３の整数を表し、ｎ＋ｍは１〜３の整数である。

化学式（３）において、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、炭素数１〜１０のアルキル基であることが好ましく、炭素数１〜６のアルキル基であることがより好ましく、炭素数１〜４のアルキル基であることがさらに好ましい。Ｒ_１，Ｒ_２は、直鎖状のアルキル基であってもよいし、分岐状のアルキル基であってもよい。具体的には、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、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、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基等であってもよい。

ＡＲの好ましい具体例としては、トリル基、エチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ｎ−プロピルフェニル基、ｎ−ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基などの１置換フェニル基、キシリル基などの２置換フェニル基等が挙げられる。

Ｒ_１，Ｒ_２は、エーテル結合などを介した炭素を有する置換基であってもよく、炭素を含まない置換基であってもよい。Ｒ_１，Ｒ_２は、例えば、メトキシ基やハロゲン原子であってもよい。従って、ＡＲは、例えば、メトキシフェニル基、ニトロフェニル基、クロロフェニル基等であってもよい。

ピラノース構造に芳香族アルデヒドを付加させることにより、化学式（２）に示す化合物を合成することができる。芳香族アルデヒドとしては、ベンズアルデヒド、トルアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、プロピルアルデヒド、クミンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ｔｅｒｔ−ブチルアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド、トリメチルベンズアルデヒド、アニスアルデヒドなどのベンズアルデヒド類、１−ナフトアルデヒドなどのナフトアルデヒド類などを挙げることができる。

非イオン性分子の分子量は、１５００以下であることが好ましく、１２００〜２００であることがより好ましく、１０００〜３００であることがさらに好ましい。非イオン性分子の分子量が大きすぎると、非イオン性分子が極性液体１６に溶解しにくくなる。非イオン性分子の分子量が小さすぎると、結晶性が高くなり、非イオン性分子の結晶が析出する場合がある。

極性液体１６における非イオン性分子の含有率は、特に限定されないが、例えば、０．００１質量％〜１０質量％であることが好ましく、０．０１質量％〜５質量％であることがより好ましく、０．０５質量％〜１質量％であることがさらに好ましい。

ＥＷ素子１では、誘電体層１４の表面が疎水性表面を構成している。このため、コモン電極１１ｂと画素電極１２ｅとの間に電圧が印加されていない状態では、非極性液体１７の方が、極性液体１６よりも誘電体層１４に対する親和性が高い。従って、コモン電極１１ｂと画素電極１２ｅとの間に電圧が印加されていない状態では、誘電体層１４の実質的に全体が非極性液体１７により覆われている。

図２に示されるように、画素電極１２ｅに電圧（ＥＶ）を印加し、画素電極１２ｅとコモン電極１１ｂとの間に電位差を設けると、画素電極１２ｅと極性液体１６とが電極として機能し、誘電体層１４の画素電極１２ｅの上に位置する部分が分極する。その結果、極性液体１６が、誘電体層１４の画素電極１２ｅの上に位置する部分に静電作用で引きつけられる。一方、コモン電極１２ｆとコモン電極１１ｂとの間には電位差が生じない。このため、誘電体層１４のコモン電極１２ｆの上に位置する部分は分極せず、当該部分の表面は、疎水性表面のままである。このため、誘電体層１４の画素電極１２ｅの上に位置する部分を覆っていた非極性液体１７が、誘電体層１４のコモン電極１１ｂの上に位置する部分の上に押しのけられる。よって、非極性液体１７の単位面積あたりの被覆率が低下する。その結果、セルＣの光透過率が変化する。ＥＷ素子１では、この原理を用いて、画像表示が行われる。

画素電極に電圧を印加し続けている限り、誘電体層の画素電極の上に位置する部分が分極した状態が維持される。このため、通常は、極性液体と非極性液体との界面の状態が維持されるものと考えられる。しかしながら、実際は、電圧を印加し続けているにも関わらず、極性液体と非極性液体との界面が変化し、電圧を印加していないときの界面の形状に近づくバックフローが生じる。

このバックフローは、極性液体及び非極性液体の粘度を高め、極性液体及び非極性液体の流動性を低くすることにより抑制することができる。しかしながら、極性液体及び非極性液体の粘度を高めると、ＥＷディスプレイの応答速度が遅くなる。

ＥＷディスプレイ２では、極性液体１６に、極性部と非極性部とを有する非イオン性分子が含まれている。このため、極性液体１６及び非極性液体１７の粘度をそれほど高くすることなくバックフローを抑制することができる。

この理由としては、定かではないが、以下の理由が考えられる。バックフローは、顔料、染料等の色材が、電圧印加状態において配向することにより生じるものと考えられる。具体的には、図３に示されるように、非極性液体１１７に含まれる色材１１８の極性部１１８ａ及び非極性部１１８ｂのうち、極性部１１８ａ側が誘電体層１１４側を向いた状態に色材１１８が配向する。このため、非極性液体１１７の誘電体層１１４側の表面の親水性が高まる。これにより、非極性液体１１７が誘電体層１１４に濡れ広がろうとし、その結果、バックフローが生じるものと考えられる。なお、例えば、顔料としてカーボンブラックを用いた場合、カーボンブラックは、通常、一次粒子として存在せず、二次粒子として存在する。カーボンブラックの二次粒子は、球形ではないため、配向性を有する。このため、顔料として、一次粒子としては配向性を有さないカーボンブラックを用いた場合であっても上記配向の問題は生じ得る。

ＥＷディスプレイ２においても、図４に示されるように、非極性液体１７に含まれる色材１８の極性部１８ａ及び非極性部１８ｂのうち、極性部１８ａ側が誘電体層１４側を向いた状態に色材１８が配向するものと考えられる。色材１８が配向すると、それに伴い、極性液体１６に含まれている非イオン性分子１９が、極性部１９ａが非極性液体１７側を向き、非極性部１９ｂが誘電体層１４側を向いた状態で配向する。これにより、色材１８が配向することにより非極性液体１７が誘電体層１４に濡れ広がることが抑制される。従って、バックフローが抑制できるものと考えられる。

なお、非極性液体１７及び極性液体１６の粘度が低すぎると、非イオン性分子が極性液体１６に含まれる場合においてもバックフローが生じやすくなる場合がある。従って、非極性液体１７及び極性液体１６の少なくともいずれか一方の粘度は、５ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、８ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましい。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

以下の実施例及び比較例において、溶媒、試薬は特に記載のない限り和光純薬工業社製の試薬を、特に精製することなく用いた。

（実施例１）
＜非イオン性分子の合成＞
オクチルアミン１．５ｇの２０ｍＬクロロホルム溶液をフラスコに入れた。更に、７．０ｇの炭酸水素ナトリウムを溶解させた１００ｍＬ水溶液をフラスコに加えた。次に、フラスコを氷浴にて冷却しながら１０分攪拌した。次に、１，３，５−ベンゼントリカルボニルクロリド１．１ｇの１０ｍＬクロロホルム溶液を用意した。この溶液を滴下漏斗に入れ、フラスコにゆっくりと滴下した。滴下後、氷浴で冷却しながら４時間攪拌を続け、その後室温で一夜攪拌した。得られた二相の反応液から有機相を分離した。有機相を、０．１Ｎ塩酸、５％炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗い、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、クロロホルムを減圧にて取り除いた。その結果、２．１ｇの白色固体（１，３，５−ベンゼントリカルボニルオクチルアミド）を得た。この白色固体が１，３，５−ベンゼントリカルボニルオクチルアミドであることはＨ−ＮＭＲにより確認した。この分子のグリフィン法によるＨＬＢ計算値は４．８である。

＜極性液体の調製＞
９５％エチルアルコールと、５％水との混合溶液に１，３，５−ベンゼントリカルボニルオクチルアミドを０．５質量％溶解させることにより極性液体を得た。

＜非極性液体の調製＞
疎水性表面を有する粒径１３ｎｍのカーボンブラック５質量％を、ホモジナイザーを用いてオクタンに分散させることにより、非極性液体を調製した。

＜ＥＷ素子の作製＞
上記極性液体及び非極性液体を用いて、上記ＥＷ素子１と実質的に同様の構成を有するＥＷ素子を作製した。

（比較例１）
極性液体に１，３，５−ベンゼントリカルボニルオクチルアミドを含有させなかったこと以外は上記実施例１と同様にＥＷ素子を作製した。

（評価）
実施例１及び比較例１において作製したＥＷ素子の画素電極に、０Ｖ／１０Ｖで１ヘルツのパルス電圧を印加した。実施例１において作製したＥＷ素子では、電圧を印加し続けてもバックフローは確認されなかった。一方、比較例１において作製したＥＷ素子では、電圧を印加し続けると、徐々に開口率が低くなり、バックフローが確認された。

（実施例２）
＜非イオン性分子の合成＞
メチル−α−Ｄ−ガラクトピラノシド・１水和物４．５ｇ（和光純薬社製）にベンズアルデヒド１０ｍＬを加え、さらに塩化亜鉛３．２ｇ（和光純薬社製）を加えた。反応混合物を室温で１時間撹拌し、続いて４０℃で２時間攪拌し、５０℃で２時間攪拌し、６０℃でさらに２時間撹拌した。

この溶液を室温まで冷却した後、水を１００ｍＬ加えて撹拌した。析出した固体を濾過してとり、水で３回洗浄後、真空乾燥した。１．５ｇの白色固体を得た。

この固体のＮＭＲ（日本電子製、ＥＣＸ−４００）を測定したところ、メチル−４，４−Ｏ−ベンジリデン−α−Ｄ−ガラクトピラノシドと考えて矛盾のないスペクトルが得られた。この分子のグリフィン法によるＨＬＢ計算値は２．３である。

極性液体の調製、非極性液体の調製、ＥＷ素子の作製は実施例１と同様に実施した。

（比較例２）
極性液体にイオン性を有するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを０．５質量％加えたこと以外は上記実施例と同様にＥＷ素子を作製した。

（評価２）
実施例２及び比較例２のそれぞれにおいて作製したＥＷ素子の画素電極に、１０Ｖの電圧を１０秒間印加し続けた。

実施例２において作製したＥＷ素子では、電圧を印加し続けてもバックフローは観察されなかった。

一方、比較例２において作製したＥＷ素子では、電圧を印加し続けると、徐々に開口率が低くなり、１０秒後には初期開口率の約３０％の開口率となった。すなわち、バックフローが観察された。

１：エレクトロウェッティング（ＥＷ）素子
２：エレクトロウェッティングディスプレイ（ＥＷＤ）
１０：素子本体
１０ａ：内部空間
１１：第１の基板
１１ａ：基板本体
１１ｂ：コモン電極
１２：第２の基板
１２ａ：基板本体
１２ｂ：ＴＦＴ
１２ｃ：配線部
１２ｄ：平坦化膜
１２ｄａ：ビアホール電極
１２ｅ：画素電極
１２ｆ：コモン電極
１３：シール材
１４：誘電体層
１５：隔壁部
１６：極性液体
１７：非極性液体
１８：顔料
１８ａ：極性部
１８ｂ：非極性部
１９：非イオン性分子
１９ａ：極性部
１９ｂ：非極性部
２０：粒子

Claims (16)

1. セルを有する素子本体と、
   前記セル内に配されており、疎水性表面を有する誘電体層と、
   前記誘電体層を分極させる電極と、
   前記セル内において前記疎水性表面上に配された非極性液体及び前記非極性液体と混和しない極性液体と、
   を備え、
   前記非極性液体が着色物質を含み、
   前記極性液体が、極性部と非極性部とを有する非イオン性分子を含むエレクトロウェッティング素子。
2. 前記非イオン性分子のグリフィン法により規定されるＨＬＢ値が７以下である、請求項１に記載のエレクトロウェッティング素子。
3. 前記非イオン性分子は、前記非極性部の少なくとも一部を構成しており、前記極性部が結合している芳香環を有する、請求項１又は２に記載のエレクトロウェッティング素子。
4. 前記非イオン性分子は、芳香環と、前記芳香環に結合している少なくとも一つの（−ＣＯＮＨ−Ｒ）基（但し、Ｒは、炭素原子数が３〜２０のアルキル基である。）とを有する、請求項３に記載のエレクトロウェッティング素子。
5. 前記非イオン性分子が下記の一般式（１）で表される化合物である、請求項４に記載のエレクトロウェッティング素子。
   

   

   一般式（１）において、Ｒ_１，Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、炭素原子数が３〜２０のアルキル基である。
6. 前記非イオン性分子は、ピラノース構造と、前記ピラノース構造にエーテル結合を介して結合した芳香族環とを有し、前記芳香族環が、水素以外の置換基を少なくともひとつ有する、請求項１又は２に記載のエレクトロウェッティング素子。
7. 前記エーテル結合は、アセタール構造を構成している、請求項６に記載のエレクトロウェッティング素子。
8. 下記化学式（２）で表される、請求項６又は７に記載のエレクトロウェッティング素子。
   

   

   
   但し、化学式（２）において、Ｒは、炭素数が１〜６のアルキル基であり、ＡＲは、水素以外の置換基を少なくともひとつ有する芳香族環である。
9. 化学式（２）において、ＡＲが化学式（３）で表される、請求項８に記載のエレクトロウェッティング素子。
   

   

   
   但し、化学式（３）において、＊は、アセタール構造との結合部を表し、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、水素以外の１価の置換基を表し、ｎ，ｍは、それぞれ、０〜３の整数を表し、ｎ＋ｍは１〜３の整数である。
10. 化学式（３）において、Ｒ_１，Ｒ_２は、それぞれ、炭素数１〜６のアルキル基である、請求項９に記載のエレクトロウェッティング素子。
11. 前記ピラノース構造が、マンノピラノシド構造である、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
    
12. 前記非イオン性分子の分子量が１５００以下である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
13. 前記極性液体が有機溶媒を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
14. 前記極性液体の２０℃における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲内にある、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
15. 前記着色物質が、極性部と非極性部とを有する顔料である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子を備えるエレクトロウェッティングディスプレイ。

Images