TWI597523B - Electrowetting device, display device, lens (2) - Google Patents
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Description
本發明係有關於電潤濕裝置,及使用該電潤濕裝置之顯示裝置及透鏡。
作為控制固體表面之潤濕性的方法,已知有利用電潤濕(界面電性現象)的方法。利用電潤濕的電潤濕裝置,係可應用於電子紙等顯示裝置,及液體透鏡等各種裝置(例如專利文獻1~3)。
作為電潤濕裝置,係使用具備單元胞之裝置,該單元胞係在基板上依序積層電極層,絕緣膜,在其上設置密封了彼此不混合且色調相異之2種流體的空間,並在空間內配置了相對電極。該單元胞中,多使用具有水性液體與油性液體作為2種流體,及具撥水性(疏水性)之膜作為絕緣膜。所述單元胞中,在未施加電壓的狀態時,油性液體係覆蓋絕緣層全部表面而形成油膜。若在絕緣膜下之電極層與相對電極之間施加電壓,則絕緣膜的潤濕性會變化,水性液體被拉往絕緣膜,油性液體的位置、形狀產生變化而在絕緣膜表面之油性液體所占面積縮小。由於2種流體彼此色調
相異,故油性液體所占面積縮小的結果,從基板上方看單元胞時的色調會改變。
作為絕緣膜的材料,由於絕緣性、撥水性、透明性等良好,故主要使用非晶質的氟樹脂。
例如專利文獻2~3中,作為非晶質的含氟聚合物,係記載Dupont公司製的Teflon(註冊商標)AF(四氟乙烯與2,2-雙(三氟甲基)-4,5-二氟二氧呃的共聚物)、旭硝子公司製的Cytop(註冊商標、由全氟(烯基乙烯醚)的環化聚合而得之含氟聚合物)等。
[專利文獻1]日本專利案特許第4851089號公報
[專利文獻2]日本專利公開案特表2009-518676號公報
[專利文獻3]日本專利公開案特表2009-525502號公報
近年,對於電潤濕裝置,係要求高應答速度化及長壽命化。為了高應答速度化,關閉狀態(off)與開啟狀態(on)的迅速切換,亦即切換關閉狀態與開啟狀態時在絕緣膜上的2流體之移動迅速是重要的。此移動迅速有與絕緣膜之撥水性呈比例的傾向,故需要高撥水性,例如可達到110°以上之動態後退角(receding contact angle)的撥水性。又,為
了長壽命化等,能防止裂痕及傷或剝離之發生的膜強度,可長時間抑制撥水性的降低的耐久性等亦至為重要。
然而,目前並未出現完全滿足此等特性的絕緣膜。例如Cytop(註冊商標)所形成的膜,撥水性係為不足。Teflon(註冊商標)AF所形成的膜撥水性良好但脆弱。故而亦易於發生撥水性的經時降低,特別是在水,尤其溫水的存在下撥水性的降低係為顯著。
本發明係有鑑於上述情事而作成者,其目的在於提供具備優良撥水性、膜強度及耐久性之膜的電潤濕裝置,及具備該電潤濕裝置之顯示裝置及透鏡。
本發明係提供具有以下[1]~[14]之結構的電潤濕裝置,顯示裝置及透鏡。
[1]一種電潤濕裝置,具備:容納流體的空間;2種流體,其等係於前述空間中形成界面者;膜,其係與前述空間相接者;第一電極,其係配置於前述膜之與前述空間相接之側的相反側;及第二電極,其係與前述2種流體中之一者相接;該電潤濕裝置之特徵在於:前述膜係一由層(M)所構成的單膜或是多層膜,該多層膜中該層(M)被配置在與前述空間相接側之最表層,且該層(M)係由含氟聚合物(A)與含氟聚合物(B)之混合物所構成,該含氟聚合物(A)包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有1個醚性氧原子,該含氟聚合物(B)
包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有2或3個醚性氧原子。
[2]如[1]之電潤濕裝置,其中前述含氟聚合物(A)及前述含氟聚合物(B)係分別於主鏈中含有前述各含氟脂肪族環的含氟聚合物。
[3]如[1]或[2]之電潤濕裝置,其中前述層(M)中的前述含氟聚合物(A)與前述含氟聚合物(B)的質量比(A/B)係10/90~99/1。
[4]如[1]~[3]中任一項之電潤濕裝置,其中前述含氟聚合物(A)中,含有含氟脂肪族環結構的構成單元係將具有1個醚性氧原子之全氟二烯予以環化聚合而得的構成單元。
[5]如[4]之電潤濕裝置,其中前述具有1個醚性氧原子之全氟二烯係以下式(a1)表示的含氟化合物:
(式中,W6表示氟原子或碳數1~3的全氟烷基;n為0或1)。
[6]如[1]~[5]中任一項之電潤濕裝置,其中前述膜係
更包含有前述含氟聚合物(A)所構成之層(A)的多層膜。
[7]如[6]之電潤濕裝置,其中構成前述層(A)的含氟聚合物(A)為含氟聚合物(AC),且該含氟聚合物(AC)具有選自於由羧基、烷氧基羰基及胺基烷基所構成群組中之至少1種之官能基。
[8]如[7]之電潤濕裝置,其中前述膜包含複數層之前述層(A),且其中至少1層為前述含氟聚合物(AC)所構成的層(AC),另有至少1層為含氟聚合物(AF)所構成的層(AF),該含氟聚合物(AF)為不具官能基之含氟聚合物(A);並且,前述層(AF)係配置於前述層(AC)與前述層(M)之間。
[9]如[1]~[8]中任一項之電潤濕裝置,其中前述含氟聚合物(B)中,含有含氟脂肪族環結構的構成單元係將含有含氟脂肪族環結構的單體聚合而得者,該含氟脂肪族環具有2個氧原子作為構成環之原子,且構成環之碳原子中之至少一個係構成聚合性雙鍵的碳原子。
[10]如[9]之電潤濕裝置,其中前述含有含氟脂肪族環結構的單體係以下式(b1)表示之含氟化合物或是以下式(b2)表示的含氟化合物:[化2]
(式中,W1為氟原子、碳數1~3的全氟烷基或碳數1~3的全氟烷氧基;W2及W3各自獨立為氟原子、碳數1~6的全氟烷基、碳數1~6的全氟烷氧基、或具醚性氧原子之碳數2~6的全氟烷基,或者,W2與W3相互鍵結而形成可具有醚性氧原子之碳數2~6的全氟伸烷基;W4及W5各自獨立為氟原子、碳數1~8的全氟烷基、碳數1~8的全氟烷氧基或是具有醚性氧原子之碳數2~8的全氟烷基,或者,W4與W5相互鍵合而形成可具有醚性氧原子之碳數2~6的全氟伸烷基)。
[11]如[10]之電潤濕裝置,其中以前述式(b1)表示的含氟化合物係全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧呃);以前述式(b2)表示的含氟化合物係全氟(2-亞甲基-1,3-二氧環戊烷)或全氟(2-亞甲基-4-甲基-1,3-二氧環戊烷)。
[12]如[1]~[11]中任一項之電潤濕裝置,其中前述膜的膜厚係0.2~6μm。
[13]一種顯示裝置,具有如前述[1]~[12]中任一項之電潤濕裝置。
[14]一種透鏡,具有如前述[1]~[12]中任一項之電潤
濕裝置。
本發明之表示裝置及透鏡,係膜之撥水性、、膜強度及耐久性優良。
1‧‧‧第一流體
2‧‧‧第二流體
3‧‧‧基板
4‧‧‧第一電極
5‧‧‧膜
6‧‧‧空間
7‧‧‧第二電極
10‧‧‧電濕潤裝置
圖1係本發明一實施形態之電潤濕裝置的剖面示意圖,表示第一電極與第二電極之間未施加電壓的狀態(關閉狀態)。
圖2係表示圖1所示電潤濕裝置之剖面示意圖中,第一電極與第二電極之間施加著電壓的狀態(開啟狀態)。
本說明書中,式(a)所示之化合物亦記載為化合物(a),式(A)所示之構成單元亦記載為構成單元(A)。其他式所示之化合物與構成單元亦以相同方式表示。
本說明書中,「脂肪族環結構」係意指不具有芳香族性的飽和或不飽和環結構。
「含氟脂肪族環結構」,係意指於構成環之主骨架的碳原子至少一部份上鍵結有氟原子或含氟基的脂肪族環結構。作為含氟基係可列舉為全氟烷基、全氟烷氧基、=CF2等。
「醚性氧原子」係於碳-碳原子間具有1個氧原子
(-C-O-C-)。
「於環結構內具有2個或3個醚性氧原子的含氟脂肪族環結構」,係指2個或3個醚性氧原子隔著至少1個碳原子鍵結而構成環的含氟脂肪族環結構。
「全氟二烯類」係可具有醚性氧原子之具有2個聚合性雙鍵的鏈狀全氟化合物。
「源自於化合物之構成單元」,係意指由化合物(單體)之聚合而形成的構成單元。
本發明中,「於主鏈含有含氟脂肪族環結構」之含氟聚合物,係意指:在碳原子鏈構成的聚合物主鏈中,構成含氟脂肪族環之環的碳原子至少1個係為構成主鏈的碳原子,如此之含氟聚合物。
[電潤濕裝置]
本發明之電潤濕裝置(以下亦簡稱「EW裝置」),係具備:容納流體的空間;2種流體,其等係於前述空間中形成界面者;膜,其係與前述空間相接者;第一電極,其係配置於前述膜之與前述空間相接之側的相反側;及第二電極,其係與前述2種流體中之一者相接;該電潤濕裝置之特徵在於:前述膜係一由層(M)所構成的單膜或是多層膜,該多層膜中該層(M)被配置在與前述空間相接側之最表層,且該層(M)係由含氟聚合物(A)與含氟聚合物(B)之混合物所構成,該含氟聚合物(A)包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有1個醚性氧原子,該含氟聚合物(B)包括含有含氟脂肪族
環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有2或3個醚性氧原子。
參照圖式表示實施形態例而說明本發明之EW裝置的結構。
圖1~2係表示本發明之EW裝置的一實施形態。本實施形態,係2種流體之一(第一流體1)使用透明的導電性水性液體,另一者(第二流體2)使用已著色之非導電性油性液體的一例。圖1~2係本實施形態之EW裝置10的剖面示意圖。在此,圖1係表示EW裝置10中第一電極4與第二電極7之間未施加電壓的狀態(關閉狀態)。圖2係表示EW裝置10中第一電極4與第二電極7之間施加著電壓的狀態(開啟狀態)。
本實施形態之EW裝置10,係具備基板3、設置於基板3單面上之透明的第一電極4、設置於第一電極4上之透明的膜5、設置於膜5上之空間6、及設置於空間6內之第二電極7。在空間6中,係容納了第一流體1及第二流體2,而第二電極7係與第一流體1相接。
「透明」,係意指能夠透過可見光區域(300~800nm)的光。可見光區域的光穿透率係80~100%為宜,90~100%尤佳。
EW裝置10中,在關閉狀態下,係如圖1所示,第二流體2在第一流體1與膜5之間形成連續的膜。此係由於,第二流體2方面與第一流體1相較表面張力較低,而此狀態為對應於在系統之能量狀態中的最低能階。
若從關閉狀態切換至開啟狀態而使得膜5上產生電位差,則第一流體1被拉往膜5而與膜5接觸,讓系統的能階降
低。又,受第一流體1推擠,第二流體2往横向(相對於膜5表面的平行方向,圖示右側)移動,在膜5表面上的第二流體2所占比率減少。若第二流體2所占比率足夠小,在從上方(相對於膜5表面之垂直方向,圖示上側)看膜5時,會看不到第二流體2的顏色。
因此,藉著切換關閉狀態與開啟狀態,可切換看得到第二流體2之色的狀態與看不到的狀態。
另外,第二流體2移動至何處是取決於:藉施加電壓而給與的電場強度,及第一流體與第二流體之界面張力(第一流體之表面張力與第二流體之表面張力的差)間的平衡。
在EW裝置中,於第一電極4與第二電極7之間所施加的電壓,通常為100~300V左右。
作為第一流體1所用的水性液體,可列舉為水、水與水溶性有機溶劑之混合溶劑、於其等使電解質等添加劑溶解了的水性溶液等。作為水溶性有機溶劑,係與水混合時會成為均一溶液者即可,可列舉例如醇等。
作為第二流體2所用的油性液體,係可列舉如碳數10~17的飽和烴(烷,環烷等),聚矽氧油等。
用於油性液體之著色的著色劑方面,並無特別限定,可考量所欲之色調等而從習知的顏料,染料等之中適當選擇。
第一流體1及第二流體2,通常為使其不受重力或慣性影響,會使用密度大約相等的物質。
作為構成基板3之材料,係宜為絕緣材料。該絕
緣材料的電阻值係以體積固有電阻值1010Ωcm以上為宜,1012Ωcm以上尤佳。
構成基板3的絕緣材料係可為透明亦可為不透明。
當基板3為透明時,由於第一電極4及膜5為透明,故從基板3外側(對第一電極4設置之側為相反側,圖示下側)來的光穿透基板3、第一電極4及膜5而入射至空間6,因此該EW裝置10可利用於穿透型顯示裝置,透鏡等。
當基板3為不透明(例如白色)時,由於第一電極4及膜5為透明,故從空間6上方(對膜5設置之側為相反側,圖示上側)來的光穿透膜5、第一電極4而在基板3被反射,因此該EW裝置10可利用於反射型顯示裝置等。
作為透明的絕緣材料,具體上可列舉為玻璃、陶瓷等無機材料;聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚醚碸等有機高分子材料等。此等之中係以玻璃為宜。
作為不透明的絕緣材料,係可列舉為在前述絕緣材料摻混了著色劑,光散射劑等添加劑者。例如若使用透明樹脂作為絕緣材料,且摻混相異於該樹脂折射率之材料構成的光散射劑,則入射該基板3的光會散射,而從空間6上方(圖示上側)觀看時,背景(第二流體2不存在的部分)顯現為白色。
基板3係可為單一層構成者,亦可為複數層構成者。例如,可為摻混了前述添加劑之層,及未摻混之層積層而成的積層體。
第一電極4,第二電極7係各自為由導電性材料構成者。
導電性材料的電阻值方面,以體積固有電阻值係0.1Ωcm以下為宜,0.01Ωcm以下尤佳。
作為導電性材料,並無特別限定,可使用作為電極材料而用的習知材料。具體上,可列舉以金、銀、銅、鎳、鉻、鋁、鈦、鎢、鉬、錫、鈷、鈀、鉑此等當中至少1種作為主成作的合金等金屬;ITO(Indium Tin Oxide,銦錫氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide,銦鋅氧化物)、氧化鋅、二氧化鈦、氧化錫等金屬氧化物;由聚苯胺、聚吡咯、PEDOT/PSS、奈米碳管等製成之有機導電材料等。其等之中,作為構成第一電極4的導電性材料,係透明性良好的金屬氧化物為宜,而ITO(Indium Tin Oxide)尤佳。
第一電極4,第二電極7係可各自為單一層構成者,亦可為複數層構成者,亦可形成在組成上有分布之構造。
第一電極4,係可為被覆基板3表面整體的薄膜(固膜,solid film),亦可為對該薄膜施以圖案化了的圖案化膜。為圖案化膜時,基板3與膜5係一部份直接接觸。
膜5係由層(M)所構成的單膜或是多層膜,該多層膜中該層(M)被配置在與空間6相接側之最表層,且該層(M)係由含氟聚合物(A)與含氟聚合物(B)之混合物所構成,該含氟聚合物(A)包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有1個醚性氧原子,該含氟聚合物(B)包括含有含氟脂肪族環結構的構
成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有2或3個醚性氧原子。
含氟聚合物(A)係膜強度、耐久性優良但撥水性差。含氟聚合物(B)係撥水性優良但強度、耐久性差。當將膜5以此等之混合物而構成時,一般而言,會預期撥水性、膜強度、耐久性係分別變成含氟聚合物(A)、(B)的中間值,但很意外地竟可補足各自缺點又不致減損各自優點,撥水性、膜強度、耐久性全部都可充分滿足。
層(M)所含之含氟聚合物(A)、(B)係各自可為1種亦或2種以上。
關於含氟聚合物(A)、(B),係分別詳述於後,惟層(M)係將後述包含無官能基之含氟聚合物(AF)作為含氟聚合物(A)者為佳。含氟聚合物(AF)由於無官能基,故相較於具有該官能基者可得較高的撥水性。
含氟聚合物(AF),例如,可藉由使式(a1)所示全氟二烯環化聚合而獲得。又,可利用旭硝子公司製的CytopS(商品名)等市售品。
層(M)所含之含氟聚合物(AF)係可為1種亦可為2種以上。
層(M)中,含氟聚合物(A)與含氟聚合物(B)的質量比(A/B),係10/90~99/1為佳,10/90~97/3較佳,10/90~95/5更佳,30/70~95/5特佳。若A/B為上述範圍之上限值以下,則撥水性優良。另一方面,若A/B為上述範圍之下限值以上,則膜強度、耐久性優良。
當膜5為多層膜時,具有膜5的層(M)可為1層亦可為複數層。例如作為層(M),亦可具有在含氟聚合物(A)之種類、含氟聚合物(B)之種類及其等之質量比(A/B)方面至少1者相異的複數層。但至少要在與空間6相接側之最表層配置層(M)。
膜5中層(M)的數量,從生產性及平坦性的觀點,係1~2為宜,而1尤佳。
層(M)之1層膜厚係0.1~3μm為宜,0.1~2μm尤佳。若為上述範圍之下限值以上,則膜撥水性優良;若為上述範圍之上限值以下,則生產性及平坦性優良。
層(M)的合計膜厚係0.1~3μm為宜,0.1~2μm尤佳。若為上述範圍之下限值以上,則膜撥水性優良;若為上述範圍之上限值以下,則生產性及平坦性優良。
當膜5為多層膜時,膜5,除了層(M)外,宜進一步包括使層(M)與基板3或第一電極4間密著性提升的層(密著性提升層)。
作為密著性提升層,例如,可列舉以含氟聚合物(A)構成之層(A)、矽烷偶合劑層等。
此等之中,層(A)由於含有含氟聚合物(A)故對層(M)的密著性良好。又,由於不包括含氟聚合物(B)故較層(M)柔軟。因此,藉著設置層(A),層(M)的脫離等不良狀況變得難以發生,膜強度更為優良。
膜5具有的層(A)係可為1層亦可為複數層。例如作為層(A),亦可含有含氟聚合物(A)種類相異的複數層。
膜5中層(A)的數量,從生產性及平坦性的觀點,係1~2為宜,而1或2尤佳。
層(A)的1層膜厚,係0.2~3μm為宜,0.2~2μm尤佳。若為上述範圍之下限值以上,則密著性及膜強度優良;若為上述範圍之上限值以下,則生產性及平坦性優良。
層(A)的合計膜厚,係0.2~3μm為宜,0.2~2μm尤佳。若為上述範圍之下限值以上,則密著性及膜強度優良;若為上述範圍之上限值以下,則生產性及平坦性優良。
當膜5具有層(A)時,膜5中層(M)的合計膜厚,係宜為層(A)之合計膜厚的150%以下,而100%以下尤佳。藉著使層(M)之合計膜厚在上述範圍之上限值以下,密著性及膜強度會更為優良。下限雖無特別限定,但以撥水性及耐久性的觀點,係宜為層(A)之合計膜厚的5%以上,而10%以上尤佳。
作為層(A),係宜為由具有後述官能基之含氟聚合物(A)的含氟聚合物(AC)構成的層(AC)。作為含氟聚合物(AC),尤佳的是包含下述構成單元作為主成分並具有羧基的含氟聚合物,該構成單元係將具有1個醚性氧原子之全氟二烯環化聚合而得者。另外,羧基亦可形成鹽類。
由於層(AC)係具官能基之含氟聚合物(A)所構成,故對基板3或第一電極4的密著性優良。因此,層(M)與基板3或第一電極4之間的密著性高,膜強度、耐久性等更為優良。
此時,膜中的層(A),係可為僅由層(AC)所構成。再者,當膜包括複數個層(A)時,亦可包含層(AC)、以及以含氟聚
合物(AC)以外之含氟聚合物(A)構成的層。但層(AC),宜為在層(A)中最為配置於第一電極4側者。
含氟聚合物(AC),例如,可經由在後述之含氟聚合物(A)之說明所列舉的官能基導入方法而獲得。又,可利用旭硝子公司製CytopA(商品名)等市售品。
層(AC)所含之含氟聚合物(AC)係可為1種亦可為2種以上。
當膜包含複數個層(A)時,該膜係宜為包括層(AC)、及由前述含氟聚合物(AF)構成之層(AF)。此時,層(AF)係宜為配置於層(AC)與層(M)之間者。
層(AF),由於不具後述官能基,與具有該基之層(AC)相較撥水性高、對層(M)之密著性優良。因此,藉著設置層(AF),層(AC)與層(M)之間的密著性,從而基板3或第一電極4與層(M)之間的密著性更為優良,膜強度、耐久性等亦更為優良。
此時,膜中的層(A),亦可為僅由層(AC)及層(AF)所構成。再者,膜亦可包括此2層、以及以含氟聚合物(AC)及含氟聚合物(AF)以外之含氟聚合物(A)所構成的其他層。
層(AF)所含之含氟聚合物(AF)係可為1種亦可為2種以上。又,當層(M)包括含氟聚合物(AF)時,層(M)所含之含氟聚合物(AF)、與層(AF)所含之含氟聚合物(AF)係可為相同亦可相異。
層(A),係宜為由含氟聚合物(AC)與含氟聚合物(AF)之混合物所構成的層(ACF)。
層(ACF)係兼具上述層(AC)之機能與層(AF)之機能。
此時,層(A)可僅由層(ACF)所構成。再者,當膜包括複數層(A)時,可包括層(AC)、層(AF)任一者或兩者以及層(ACF),亦可包括以含氟聚合物(AC)及含氟聚合物(AF)以外之含氟聚合物(A)構成的其他層、以及層(ACF)。
層(M)、層(A)(層(AC)、層(AF)、層(ACF)等)係各自可由含有對應之含氟聚合物與矽烷偶合劑的組成物所形成。藉此,密著性及耐久性更為優良。
此時,矽烷偶合劑係可與組成物中所含之含氟聚合物起反應而形成複合體。
作為矽烷偶合劑,並無特別限定,可利用習知物質。尤其,係宜為與該層所含之含氟聚合物或鄰接層所含之含氟聚合物起反應而形成複合體者。例如,當該層含有含氟聚合物(AC)、或鄰接層含有含氟聚合物(AC)時,係宜為具有與含氟聚合物(AC)所具官能基(羧基、烷氧基羰基、胺烷基等)起反應的反應性官能基者。例如作為與羧基起反應的反應性官能基,係可列舉胺基、環氧基、丙烯醯基等。其等之中亦以胺基為佳。亦即,作為矽烷偶合劑,係具有胺基之矽烷偶合劑(以下稱為「胺基矽烷偶合劑」)為佳。胺基矽烷偶合劑具有之胺基數,係可為1個亦可為2個以上。
作為胺基矽烷偶合劑,例如可列舉以下化合物。
3-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二乙氧基矽烷等二烷氧基矽烷類、3-胺丙
基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三乙氧基矽烷等三烷氧基矽烷類。
又,亦可列舉如下述化合物(s1)、化合物(s2)等具有芳香族胺結構的矽烷偶合劑。
ArSi(OR1)(OR2)(OR3)...(s1)
ArSiR4(OR1)(OR2)...(s2)
式中,R1~R4係各自獨立地表示氫原子,碳數1~20之烷基或芳烷基;Ar表示對位(p-)、間位(m-)或鄰位(o-)胺苯基。
作為化合物(s1)及化合物(s2)之具體例,係可列舉以下化合物。
胺苯基三甲氧基矽烷、胺苯基三乙氧基矽烷、胺苯基三丙氧基矽烷、胺苯基三異丙氧基矽烷、胺苯基甲基二甲氧基矽烷、胺苯基甲基二乙氧基矽烷、胺苯基甲基二丙氧基矽烷、胺苯基甲基二異丙氧基矽烷、胺苯基苯基二甲氧基矽烷、胺苯基苯基二乙氧基矽烷、胺苯基苯基二丙氧基矽烷、胺苯基苯基二異丙氧基矽烷等。
又,使用此等胺基矽烷偶合劑之部分水解縮合物亦為適宜的。
又,使用此等胺基矽烷偶合劑與四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷等四烷氧基矽烷的共部分水解縮合物者亦為適宜的。
若考量取得容易性等,則特佳的胺基矽烷偶合劑,係選自於由3-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、3-胺丙基甲基
二甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三乙氧基矽烷及胺苯基三甲氧基矽烷構成群組中之1種以上。
矽烷偶合劑係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
包含含氟聚合物與矽烷偶合劑的組成物中矽烷偶合劑的含量,相對於含氟聚合物與矽烷偶合劑之合計量,係0.1~10質量%為宜,1~3質量%尤佳。若為上述範圍之下限值以上,則密著性更為優良。若為上述範圍之上限值以下,則含有含氟聚合物與矽烷偶合劑之組成物的儲存安定性良好。
膜5係亦可包含層(M)及層(A)以外的其他層(以下亦稱「層(C)」)。
作為層(C),例如,可列舉以前述含氟聚合物(B)構成的層、矽烷偶合劑層等。
本發明中,尤其以膜5為在基板3側(第一電極4側)最表層具有矽烷偶合劑層者為佳。藉此,膜5之對基板3或第一電極4的密著性更為優良。所述效果,在鄰接於矽烷偶合劑層之層含有含氟聚合物(AC)時較為顯著。因此,膜5中相接於矽烷偶合劑層之層,係宜為層(AC)、層(ACF)、或含有含氟聚合物(AC)作為含氟聚合物(A)的層(M)。
用於形成矽烷偶合劑層的矽烷偶合劑,係可列舉與上
述相同者。
矽烷偶合劑層的厚度,從密著性及透明性的觀點,係1~100nm為宜,1~50nm尤佳。
作為膜5之適宜形態,係可列舉以下(1)~(8)等。
(1)層(M)構成之單膜。
(2)從空間6側依序直接積層了層(M)、層(AC)的2層膜。
(3)從空間6側依序直接積層了層(M)、層(AF)、層(AC)的3層膜。
(4)從空間6側依序直接積層了層(M)、層(ACF)的2層膜。
(5)從空間6側依序直接積層了層(M)、矽烷偶合劑層的2層膜。
(6)從空間6側依序直接積層了層(M)、膜(AC)、矽烷偶合劑層的3層膜。
(7)從空間6側依序直接積層了層(M)、層(AF)、層(AC)、矽烷偶合劑層的4層膜。
(8)從空間6側依序直接積層了層(M)、層(ACF)、矽烷偶合劑層的3層膜。
在此等形態中,層(M)、層(AF)、層(AC)、層(ACF)係各自可由含有對應之含氟聚合物與矽烷偶合劑的組成物所形成。
作為膜5的形態,上述中亦以(4)、(5)、(6)、(7)、(8)為宜,而(5)、(6)、(7)、(8)尤佳。
膜5的膜厚(整體膜厚),在單膜的情況時,係0.1~3μm為宜,0.1~2μm尤佳。在多層膜的情況時,係
0.2~6μm為宜,0.2~4μm尤佳。若為上述範圍的下限值以上,則撥水性優良;若為上述範圍的上限值以下,則生產性及平坦性優良。
<含氟聚合物(A)>
含氟聚合物(A)包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有1個醚性氧原子(以下亦將該構成單元稱為「構成單元(A1)」)。
含氟聚合物(A),由於含有構成單元(A1)作為主成分,故膜強度,對水等之耐久性,柔軟性等良好。又,由於為非晶質性聚合物,故透明性高。
含氟聚合物(A),係宜為在主鏈含有含氟脂肪族環的含氟聚合物。將全氟二烯類環化聚合而得之構成單元中,構成聚合性雙鍵之合計4個碳原子中至少2個碳原子與聚合性雙鍵間之原子(但分枝部的原子除外)構成脂肪族環,而且構成聚合性雙鍵之合計4個碳原子中至少2個碳原子係成為構成聚合物主鏈的碳原子。
作為全氟二烯類,係宜為在聚合性雙鍵間(但分枝部除外)具有1或2個醚性氧原子的全氟二烯類,尤以具有1個醚性氧原子的全氟二烯類為佳。亦即,作為構成單元(A1),係宜為具有1個醚性氧原子之全氟二烯類環化聚合而獲得的構成單元。
前述具有1個醚性氧原子之全氟二烯類方面,以膜強度及耐久性的觀點,係下述化合物(a1)為宜。
將化合物(a1)環化聚合,則形成下述構成單元(A1-1)~(A1-4)等。環化聚合係易生成5員脂肪族環,因此,n為1時易生成構成單元(A1-1),n為0時易生成構成單元(A1-2)或(A1-3)。例如,將n為1之化合物(a1)環化聚合時,通常易生成僅由構成單元(A1-1)構成之聚合物,或以構成單元(A1-1)為主並含有構成單元(A1-2)~(A1-4)之至少1種的聚合物。
另外,下述式(a11),係將前述式(a1)中構成全氟二烯類之聚合性雙鍵的4個碳原子以Ca、Cb、Cc、Cd表示者。對應於全氟二烯類之該碳原子的構成單元(A1-1)~(A1-4)之碳原子,亦同樣以Ca、Cb、Cc、Cd表示。
[化4]
式(a1)及式(A1-1)~(A1-4)中,W6係表示氟原子或碳數1~3之全氟烷基。從耐久性之觀點,W6係宜為氟原子。從撥水性之觀點,W6係宜為為碳數1~3之全氟烷基。n為0或1。
式(A1-1)~(A1-3)中Ca~Cd之4個碳原子,係構成環的碳原子並同時為構成聚合物主鏈的碳原子。又,式(A1-4)中Ca與Cd2個碳原子,係構成環的碳原子並同時為構成聚合物主鏈的碳原子。
作為化合物(a1)之具體例,係可列舉下述化合物(a1-1)~(a1-3)等。其等之中,從膜強度及耐久性之觀點,係化合物(a1-1),亦即全氟(3-丁烯乙烯醚)尤佳。
[化5]
作為全氟二烯類,可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
含氟聚合物(A)係包含構成單元(A1)作為主成分。
在此「包含...作為主成分」,係表示含氟聚合物(A)中構成單元(A1)的比率,即構成單元(A1)在構成含氟聚合物(A)之總構成單元中所佔比率為80莫耳%以上。
含氟聚合物(A)中構成單元(A1)之比率,係80莫耳%以上為佳,90莫耳%以上較佳,100莫耳%更佳。若為上述下限值以上,以透明性觀點係為適宜的。含氟聚合物(A),係僅由單元(A1)構成者尤佳。
含氟聚合物(A),亦可包括構成單元(A1)以外的構成單元(以下亦稱「單元(A2)」)。構成單元(A2),只要是源自能與具1個醚性氧原子之全氟二烯類共聚合的化合物(以下亦稱「化合物(a2)」)而來的構成單元即可。
但,構成單元(A2)之比率,在含氟聚合物(A)之總構成單元中係20莫耳%以下,而宜為0~20莫耳%,0~10莫耳%尤佳。
構成單元(A2),以透明性及膜強度之觀點,係宜
為包含源自於下式(a2-1)表示之含氟化合物(以下亦稱「化合物(a2-1)」)的構成單元(以下亦稱「構成單元(A2-1)」)者。
構成單元(A2-1)係以下式(A2-1)表示。
[化6]F2C=CFX1 (a2-1)
式(a2-1)及式(A2-1)中,X1表示氟原子、碳數1~8之全氟烷基、或碳數1~8之全氟烷氧基。
作為化合物(a2-1)之具體例,係可舉例四氟乙烯、六氟丙烯、全氟(丙基乙烯醚)等。
含氟聚合物(A)係可具有官能基。前述含氟聚合物(AC)係具有該官能基的含氟聚合物(A)。作為官能基,係可列舉羧基、烷氧基羰基、胺基烷基、鹵羰基、1分子中2個羧基脫水縮合而成之酸酐基、羥基、碸基、環氧基、氰基、碳酸酯基、異氰酸酯基、醯胺基、醛基、胺基、水解性矽基、碳-碳雙鍵、烷氧基及醯基等。
作為水解性矽基,係在矽原子鍵結烷氧基、胺基、鹵素原子等而成的基,由水解而形成矽氧烷鍵結從而可交聯
的基。
作為烷氧基羰基,係可列舉甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、異丙氧基羰基、丁氧基羰基、第三丁氧基羰基等。
作為胺基烷基,係可列舉胺乙基、胺丙基等。
當含氟聚合物(A)具有官能基時,官能基可存在於主鏈的末端,亦可存在於側鏈部分,即構成單元中。
含氟聚合物(A)所具官能基,係可為1種亦可為2種以上。
作為官能基,係選自於由羧基,烷氧基羰基及胺基烷基所構成群組之官能基為宜,羧基尤佳。
作為含氟聚合物(AC),係具有選自於由羧基、烷氧基羰基及胺基烷基所構成群組中之至少1種官能基的含氟聚合物(A)為宜,具羧基的含氟聚合物(A)尤佳。
作為官能基的導入方法,例如,可列舉下述方法(i)~(iv)。
(i)用聚合起始劑進行聚合,使生成之不安定末端基經熱處理等而分解,於末端生成氟化羰基(-CF=O基)。又,藉由對該基施行後處理,可於主鏈末端導入其他官能基。具體上,使氟化羰基水解則可轉化為羧基。又,使醇作用則可轉化為烷氧基羰基。
(ii)藉由使具官能基之單體共聚合,於側鏈部分導入官能基。
(iii)聚合之時,對具有官能基之聚合起始劑,藉由使用
鏈轉移劑等,於主鏈末端導入官能基。
(iv)使具有官能基及可接枝化官能基(不飽和鍵結等)之化合物(接枝性化合物)接枝至含氟聚合物。
方法(i)~(iv)亦可組合2種以上。
於含氟聚合物導入羧基時,作為導入方法係以方法(i)為宜。
含氟聚合物(A)係亦可不具前述官能基。前述含氟聚合物(AF)係不具官能基的含氟聚合物(A)。不具官能基之含氟聚合物(AF),係能以將聚合物中不安定末端基轉化為安定末端基的方法,或將聚合物中官能基轉化為不活性基的方法等來製造。尤其在前述使用不具官能基之聚合起始劑或鏈轉移劑來聚合且生成不安定末端基的情況時,將該不安定末端基轉化為安定末端基而獲得含氟聚合物(AF)者係為適宜的。
含氟聚合物(A)的重量平均分子量(Mw)係50,000~1,000,000為宜,50,000~500,000尤佳。若為上述範圍的下限值以上,則膜5的膜強度會呈良好;若為上述範圍的上限值以下,則膜5對含氟溶劑的溶解性會良好而製造性優良。
含氟聚合物(A)的Mw,係藉膠透層析法(GPC)測定的值。亦或是藉由使用了流下式黏度管之固有黏度法而從固有黏度值推測。
含氟聚合物(A)係可由習知方法合成。例如可為藉由使化合物(a1)單獨聚合而合成者。可使用自由基聚合作
為聚合方法。亦即,聚合的方式,只要是進行自由基性聚合者即可並無任何限制,例如,可列舉經由有機或無機之自由基起始劑、光、電離輻射或熱之聚合等。聚合方法亦可使用塊狀聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳化聚合等。
<含氟聚合物(B)>
含氟聚合物(B),係包括作為主成分之含有含氟脂肪族環結構之構成單元的含氟聚合物,且該含氟脂肪族環結構於環結構內具有2個或3個醚性氧原子。
含氟聚合物(B),由於具上述含氟脂肪族環結構,故膜強度及柔軟性良好。又,由於為非晶質性之聚合物,故透明性高。含氟聚合物(B),係可藉由使包含上述含氟脂肪族環結構之含氟化合物聚合而獲得。含氟聚合物(B),與前述含氟聚合物(A)相較,柔軟性較差。
又,作為含氟脂肪族環,係宜為全氟脂肪族環。
構成含氟脂肪族環之環骨架的原子數量,係4~7個為宜,5~6個尤佳。亦即,含氟脂肪族環係4~7員環者為宜,5~6員環者尤佳。
作為含氟脂肪族環,係宜為於環結構內含有2個醚性氧原子之脂肪族環的二氧呃結構或二氧環戊烷構造者。
作為含氟聚合物(B),係宜包含由含氟化合物而來的構成單元,且該含氟化合物係具有在環結構內有2個或3個醚性氧原子之含氟脂肪族環結構及聚合性雙鍵。
該含氟化合物中,構成聚合性雙鍵的2個碳原子,係宜
為都包含於環結構內,或是1個包含於環結構內而另一個未包含於環結構內。此等構成聚合性雙鍵之2個碳原子,係會成為構成聚合物主鏈的碳原子。因此,於環內有聚合性雙鍵之含氟化合物而來的構成單元中,構成環之鄰接的2個碳原子,係同時為構成聚合物主鏈之碳原子;構成環之碳原子與環外碳原子之間有聚合性雙鍵的含氟化合物而來之構成單元中,構成環之1個碳原子係同時為構成聚合物主鏈之碳原子。
作為該含氟化合物,具有環結構內有2個醚性氧原子之含氟脂肪族環結構的化合物為宜,具有二氧呃構造或二氧環戊烷構造的化合物尤佳。
含氟聚合物(B),以撥水性之觀點,係宜為包含選自於由下式(b1)表示之含氟化合物(以下亦稱「化合物(b1)」)而來之構成單元(以下亦稱「構成單元(B1)」)及下式(b2)表示之含氟化合物(以下亦稱「化合物(b2)」)而來之構成單元(以下亦稱「構成單元(B2)」)中至少1種。構成單元(B1)及(B2),係可僅含其一亦可包含兩者。
構成單元(B1),(B2)係分別以下式(B1),(B2)表示。
而且,下述式(b11),係將前述式(b1)中構成聚合性雙鍵之2個碳原子以Ce、Cf表示;下述式(b21),係將前述式(b2)中構成聚合性雙鍵之2個碳原子以Cg、Ch表示。下述式(B1),(B2)中亦將對應於式(b11),式(b21)之碳原子的構成單元之碳原子同樣地以Ce、Cf、Cg、Ch表示。
式(b1)及式(B1)中,W1係氟原子、碳數1~3之全氟烷基、或碳數1~3之全氟烷氧基。
W2及W3係各自獨立地為氟原子、碳數1~6之全氟烷基、碳數1~6之全氟烷氧基、或者具醚性氧原子的碳數2~6之全氟烷基、或W2與W3相互鍵結而形成可具醚性氧原子的碳數2~6之全氟伸烷基。
當W2與W3相互鍵結時,由W2與W3及其等結合之碳原子形成環狀構造。作為該環狀構造,係宜具有2個醚性氧原
子之6員環。
從撥水性之觀點,W2及W3之中至少1個係碳數1~6之全氟烷基者為宜。
另外,式(B1)中之Ce、Cf之2個碳原子係構成環之碳原子並同時為構成聚合物主鏈之碳原子。
式(b2)及式(B2)中,W4及W5係各自獨立為氟原子、碳數1~8之全氟烷基、碳數1~8之全氟烷氧基、或者具醚性氧原子之碳數2~8之全氟烷基、或W4與W5相互鍵結而形成可有醚性氧原子之碳數2~6之全氟伸烷基。
當W4與W5相互鍵結時,經由W4與W5及其等結合之碳原子形成環狀構造。作為該環狀構造,係宜為具1個醚性氧原子之5員環,或不含醚性氧原子之6員環。
從撥水性之觀點,W4及W5之中至少1個係碳數1~8之全氟烷基者為宜。
另外,式(B2)中之Cg之碳原子,係構成環之碳原子並同時為構成聚合物主鏈之碳原子。
作為化合物(b1)之具體例,係可列舉下式(b1-1)~(b1-4)表示之化合物等。其中,下式(b1-1)表示之化合物,即全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧呃)係為適宜的。
作為化合物(b1),係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
[化10]
作為化合物(b2)之具體例,可列舉下式(b2-1)表示之全氟(2-亞甲基-1,3-二氧環戊烷),下式(b2-2)表示之全氟(2-亞甲基-4-甲基-1,3-二氧環戊烷)等。
作為化合物(b2),係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
含氟聚合物(B),係宜為不具羧基、烷氧基羰基、胺基烷基等前述官能基者。不具官能基之含氟聚合物(B),相較於具官能基之含氟聚合物(B),係可展現更優良的撥水性。
含氟聚合物(B),係單聚物,共聚物,單聚物與共聚物之混合物任一者皆可。
含氟聚合物(B),係宜相對於總構成單元而以10莫耳%以上之比率含有選自於構成單元(B1)及構成單元(B2)之至少1種者較佳,以80莫耳%以上之比率含有者尤佳。上限並無特別限定,100莫耳%亦可。
當包含構成單元(B1)與構成單元(B2)兩者時,以使構成單元(B1)與構成單元(B2)之合計為10莫耳%以上之比率者為佳,以50莫耳%以上之比率包含者較佳,以80莫耳%以上之比率包含者尤佳。上限並無特別限定,100莫耳%亦可。
當含氟聚合物(B)包含構成單元(B1)時,構成單元(B1)係可為僅由1種類構成,又亦可為由2種類以上構成。
當含氟聚合物(B)包含構成單元(B2)時,構成單元(B2)係可為僅由1種類構成,又亦可為由2種類以上構成。
當含氟聚合物(B)包含構成單元(B1)且不包含構成單元(B2)時,構成單元(B1)之比率,於含氟聚合物(B)之總構成單元中係10~100莫耳%為宜,50~100莫耳%尤佳。
當含氟聚合物(B)不含構成單元(B1)且包含構成單元(B2)時,構成單元(B2)之比率,於含氟聚合物(B)之總構成單元中,係10~100莫耳%為宜,50~100莫耳%尤佳。
當含氟聚合物(B)包含構成單元(B1)及構成單元(B2)兩者時,構成單元(B1)之比率,於含氟聚合物(B)之總構成單元中,係1~99莫耳%為宜,30~70莫耳%尤佳。又,構成單元(B2)之比率,於含氟聚合物(B)之總構成單元中,係1~99莫耳%為宜,30~70莫耳%尤佳。
此時含氟聚合物(B)中,構成單元(B1)與構成單元(B2)
之莫耳比(B1/B2),係1/99~99/1為宜,30/70~70/30尤佳。
含氟聚合物(B),亦可包含構成單元(B1)及構成單元(B2)以外之構成單元(以下亦稱其他構成單元)。
該其他構成單元之含有比率,係宜相對於總構成單元而為90莫耳%以下,50莫耳%以下較佳,20莫耳%以下尤佳。
作為前述其他構成單元,亦可為由能與化合物(b1)或化合物(b2)共聚之化合物(以下亦稱「化合物(b3)」)而來的構成單元。
作為化合物(b3),例如,可列舉為具有1個或2個以上聚合性雙鍵,且可不具醚性氧原子的鏈狀全氟化合物,具1個之聚合性雙鍵者為宜。
作為該全氟化合物,具體上,可列舉為全氟烯類、全氟(烷基乙烯醚)等。
前述全氟烯類及全氟(烷基乙烯醚)之碳數,係各別以2~10個為宜,2~5個尤佳。
作為化合物(b3),係宜為下式(b3-1)表示之化合物(以下亦稱「化合物(b3-1)」)。
由化合物(b3-1)而來的構成單元,係以下式(B3-1)表示。
[化12]F2C=CFX2 (b3-1)
[化13]
式(b3-1)及式(B3-1)中,X2係表示氟原子、碳數1~8之全氟烷基、或碳數1~8之全氟烷氧基。
作為化合物(b3-1),可列舉例如四氟乙烯、六氟丙烯、全氟(丙基乙烯醚)等。
含氟聚合物(B)之重量平均分子量(Mw),係50,000~1,000,000為宜,50,000~500,000尤佳。若為上述範圍的下限值以上,則膜5之成膜性及撥水性會良好;若為上述範圍的上限值以下,則膜5之膜強度會良好。
含氟聚合物(B)之Mw,係經由GPC法而測定的值。亦或是經由使用了流下式之黏度管之固有黏度法而由固有黏度值推測。
含氟聚合物(B),係可由習知方法合成。例如可為藉由將化合物(b1)或化合物(b2)單獨聚合,或者將化合物(b1)與化合物(b2)共聚而合成者。又,亦可藉由將化合物(b1)及/或化合物(b2)與化合物(b3)共聚而獲得含氟聚合物(B)。
作為聚合方法,可使用自由基聚合。亦即,聚合方式只要是進行自由基性聚合即可並無任何限制,例如,可以列舉經由有機或無機之自由基起始劑、光、電離輻射或熱而聚合等。聚合方法亦可使用塊狀聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳化聚合等。
[EW裝置10之製造方法]
EW裝置10,可經由習知方法製造。例如,可以藉由製作在基板3上依序積層了第一電極4,膜5的積層體;在所得積層體之膜5上,從膜5之外緣部設置相對於膜5表面垂直延伸之未圖示的側壁部材;從其上之開口納入第一流體1及第二流體2;將該開口以單面形成了第二電極7之未圖示的上部基材予以密封等而製造。此時,係由膜5,側壁部材及上部基材而形成空間6。
於基板3上形成第一電極4的方法並無特別限定,可利用物理性蒸鍍法、無電解電鍍法等作為導電性薄膜之形成方法而習知之方法。
作為物理蒸鍍法,係可列舉濺鍍法、真空蒸鍍法、離子電鍍法等。
無電解電鍍法,係於含金屬鹽,還原劑等之無電解電鍍液中,將表面附著了觸媒的基板浸漬,藉著從還原劑產生的電子還原力,於附著了觸媒的基板表面選擇性地使金屬析出,而形成無電解電鍍膜的方法。
作為無電解電鍍液所含金屬鹽,可列舉鎳鹽(硫酸鎳、氯化鎳、次磷酸鎳等);二價銅鹽(硫酸銅、氯化銅、焦磷酸等);鈷鹽(硫酸鈷、氯化鈷等);貴金屬鹽(氯鉑酸、氯金酸、二硝基二氨鉑、硝酸銀等)等。
作為無電解電鍍液所含還原劑,係可列舉次磷酸鈉、甲醛、四氫硼酸鈉、二烷基胺硼烷、肼等。
當由無電解電鍍法形成第一電極4時,在形成第一電極4前,宜預先使觸媒附著於基板3表面。作為該觸媒,係可列舉金屬微粒子、支撐了金屬之微粒子、膠體、有機金屬錯合物等。
亦可將所形成之導電性薄膜予以圖案化。導電性薄膜之圖案化,係可利用例如藉由光刻法與濕式蝕刻法之組合,印刷奈米金屬墨水(nanometal ink)等形成配線等而實施。例如藉由光刻法與濕式蝕刻法之組合的圖案化,係可經由下述而實施。於導電性薄膜上塗佈光阻而形成抗蝕膜後,藉著對該抗蝕膜施行曝光,顯影來形成圖案(抗蝕遮罩,resist mask),將該抗蝕遮罩作為遮罩,蝕刻導電性薄膜。導電性薄膜之蝕刻,係可經由例如使用可將導電性薄膜溶解之液體(通常為酸性溶液)作為蝕刻液的濕式蝕刻來實施。又,作為印刷奈米金屬墨等的方法係可使用網版印刷法,噴墨法或微觸印刷法等。奈米金屬墨,係指已使前述導電性材料之奈米粒子分散在有機溶劑或水等之墨水。
作為於第一電極4上形成膜5之方法,可採用一般單層或多層塗膜之形成方法。例如,因應所欲形成之膜5的層結構(層材質,層數,積層順序等),將以下之步驟(Ia)~(Ib)進行一次或重覆多次,藉此獲得在基板3上依序積層了第一電極4,膜5的積層體。
(Ia)將構成層之材料(含氟聚合物(A)、含氟聚合物(B)、矽烷偶合劑等)溶解於溶劑中來調製溶液組成物的步驟,
(Ib)將前述(Ia)調製之溶液組成物,塗佈於形成了第一
電極4的基板3上而形成塗膜,並使該塗膜乾燥從而成膜的步驟。
另外,在第2次以後之步驟(Ib),溶液組成物係塗佈於在之前的步驟(Ib)成膜的層上。
當溶液組成物用於層(M)或(A)之形成時,即含有含氟聚合物時,作為溶劑,係宜使用含氟溶劑。
作為含氟溶劑,只要可使所用之含氟聚合物(含氟聚合物(A)或(B))溶解者即可並無限定。例如可使用全氟化合物。作為全氟化合物之具體例,可列舉全氟三丁基胺、全氟三丙基胺、全氟三戊基胺、全氟辛烷、全氟癸烷、全氟己烷、全氟苯、全氟-2-丁基四氫呋喃、全氟萘烷。
作為全氟化合物以外之含氟系溶劑之具體例,可列舉十氟-3-甲氧基-4-三氟戊烷、1-乙氧基-九氟丁烷、1-甲氧基-九氟丁烷、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1-鹵十三氟己烷、九氟己烷、1,1,2,2,3,3,4-五氟環戊烷、甲基十三氟己基醚、1,1,1,2,2-五氟-3,3-二氯丙烷、1,1,2,2,3-五氟-1,3-二氯丙烷。
層(M)形成用之溶液組成物所用的含氟溶劑,與層(A)形成用之溶液組成物所用的含氟溶劑,係可為相同亦可為相異。
層(M)形成用之溶液組成物中含氟聚合物(A)及(B)的合計濃度、及層(A)形成用之溶液組成物中含氟聚合物(A)的濃度,係各自以1~13質量%為宜。藉由調整聚合物的濃度,可獲得所欲膜厚之薄膜。
該溶液組成物,除了含氟聚合物及含氟溶劑外,視需要亦可含有矽烷偶合劑。
當使用溶液組成物於矽烷偶合劑層之形成時,即含有矽烷偶合劑但不含有含氟聚合物(A)或(B)時,作為溶劑,只要能使矽烷偶合劑溶解即可,並無特別限定。例如可列舉甲醇、乙醇、異丙基醇、異丁基醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、水等。
形成矽烷偶合劑層用的溶液組成物中,矽烷偶合劑的濃度係宜為0.01~10質量%。
作為溶液組成物之塗佈方法,可使用由溶液形成膜的方法,例如可列舉輥塗法、鑄塗法、浸塗法、旋塗法、水鑄法、模具式塗布法、Langmuir-Blodgett法等。在需要形成極精密的膜厚時,係宜為旋塗法。
塗佈量,係視所欲形成層之厚度而設定。
塗膜之乾燥,係可藉常溫風乾施行,亦可在減壓下施行。
在形成層(M)或層(A)時,宜在常溫風乾後作減壓,除去殘留於膜中的溶劑。減壓時之真空度,係1 Pa(絕對壓力)以下為宜,10-3Pa(絕對壓力)以下尤佳。減壓時之溫度,係(含氟聚合物之玻璃轉化溫度)~250℃為宜,40~210℃尤佳。
塗膜之乾燥,係宜施行至溶劑檢測界限以下為止。殘留於膜中的溶劑量越少,密著性及耐久性越良好。
以上,使用圖1~2說明了本發明之EW裝置的實施形態例,惟本發明並不受限於此,除了作為相接於容納2種
流體之空間的膜係使用特定構成者外,可採用習知之EW裝置的結構。
例如,在上述實施形態,雖展示了2種流體之一(第一流體1)使用透明導電性的水性液體,另一者使用(第二流體2)經著色之非導電性的油性液體之例,但第一流體1與第二流體2之組合並不限定於此。
2種流體係無相溶性,也就是當容納於同一空間內時,可在該空間中分離成彼此不相混合的2相而形成界面者即可,只要是如此,迄今使用於電潤濕裝置的任何組合均可採用。例如在顯示裝置用途的情況,可採用經著色之油性液體與透明水性液體之組合,各自經著色為不同色調的水性液體與油性液體之組合,經著色之水性液體與氣體(空氣,惰性氣體等)之組合等。在透鏡用途之情況,宜為水性液體與空氣之組合。
又,雖揭示了基板3、第一電極4、膜5各為平坦之例,但其等亦可為不平坦者。例如亦可為設置凹部,並於該凹部內容納第二流體2的方式。
[實施例]
以下,將上述實施形態之具體例作為實施例而加以說明。另外,本發明係不受限於以下之實施例。
後述例1~5中,例1~3所得之膜係相當於本發明之膜,而例4~5所得之膜係比較樣本。
在以下各例所形成之層的厚度,係由Dektak XT(製品名,ULVAC公司製)測定。
又,使用於以下各例之材料係如下所述。
<含氟聚合物(A)>
CTX-803A:商品名,旭硝子公司製,為將全氟(3-丁烯基乙烯醚)環化聚合而得之單聚物;將具羧基之含氟聚合物以含氟溶劑CT-solv180(商品名,旭硝子公司製)稀釋至濃度3質量%而成之溶液。
CTX-809S:商品名,旭硝子公司製,為將全氟(3-丁烯乙烯醚)環化聚合而得之單聚物;將不具官能基之含氟聚合物以含氟溶劑CT-solv180(商品名,旭硝子公司製)稀釋至濃度9質量%而成之溶液。
<含氟聚合物(B)>
含氟聚合物(B-1):依下列步驟合成之合成品。
將全氟(2-亞甲基-4-甲基-1,3-二氧環戊烷)1.5g與ASAHIKLIN AC-2000(商品名,旭硝子公司製,十三氟己烷)21.7g裝入0.1L之耐壓容器中。將雙(七氟丁醯)過氧化物(PFB)以3質量%ASAHIKLIN AK-225(商品名,旭硝子公司製,3,3-二氯-1,1,1,2,2-五氟丙烷與1,3-二氯-1,1,2,2,3-五氟丙烷之混合物)溶液添加於該耐熱容器,作為聚合起始劑。將系統內減壓除氣後,進料1.0g的四氟乙烯,在40℃聚合3小時。聚合後,將反應溶液滴入至甲醇中,使聚合物再沈澱後,在100℃下真空乾燥12小時,200℃下真空乾燥1小時,並在300℃熱處理1小時,而獲得含氟聚合物(B-1)。
<矽烷偶合劑>
KBE903:商品名,信越化學工業公司製,3-胺丙基三乙氧基矽烷。
<層(M)形成用的混合液>
混合液M1:將CTX-809S、以及以全氟三丁基胺將含氟聚合物(B-1)稀釋至濃度3質量%的溶液(以下稱「(B-1)溶液」),以使含氟聚合物(A)/含氟聚合物(B)之質量比成為20/80混合而成者。
混合液M2:將CTX-809S、及(B-1)溶液,以使含氟聚合物(A)/含氟聚合物(B)之質量比成為50/50混合而成者。
混合液M3:將CTX-809S及(B-1)溶液,以使含氟聚合物(A)/含氟聚合物(B)之質量比成為80/20混合而成者。
[例1]
於玻璃基板(鈉玻璃)以旋塗法塗佈已將KBE903以乙醇稀釋至濃度0.05質量%之溶液,風乾而形成厚度5nm的矽烷偶合劑層。
接著,以旋塗法塗佈CTX-803A,在100℃烘箱乾燥30分鐘,形成厚度0.2μm之層(AC)。
接著,以旋塗法塗佈CTX-809S,在100℃烘箱乾燥30分鐘,形成厚度1μm之層(AF)。
接著,以旋塗法塗佈混合液M1,在200℃烘箱乾燥30
分鐘,形成厚度0.2μm之層(M),獲得積層體(玻璃基板/矽烷偶合劑層/層(AC)/層(AF)/層(M))。
[例2]
使用混合液M2代替混合液M1,除此之外以和例1相同方式獲得積層體。
[例3]
使用混合液M3代替混合液M1,除此之外以和例1相同方式獲得積層體。
[例4]
於玻璃基板(鈉玻璃)以旋塗法塗佈已將KBE903以乙醇稀釋至濃度0.05質量%之溶液,風乾而形成厚度5nm的矽烷偶合劑層。
接著,以旋塗法塗佈CTX-809S,在200℃烘箱乾燥30分鐘,形成厚度1μm的層(AF),獲得積層體(玻璃基板/矽烷偶合劑層/層(AF))。
[例5]
使用(B-1)溶液代替CTX-809S,除此之外以和例4相同方式獲得積層體(玻璃基板/矽烷偶合劑層/層(B))。
就各例所得之積層體,依以下步驟,評價動態後退角,膜強度,溫水下之耐久性。結果顯示於表1。
動態後退角:於剛製造完成(初始)之積層體,將膜表面(與玻璃基板側為相反之側)之對純水(40μL)的動態後退角,使用協和界面化學公司製DM-500以擴張收縮法測定(測定溫度:23℃)。
膜強度:使用小津產業公司製DusperY-1,將膜表面以100g之負重沿水平方向來回磨擦3次,以目視確認其後之膜外觀。結果顯示於表1。
溫水下之耐久性:將積層體浸漬於50℃水200小時。從水中將積層體取出,經空氣排淨(purge)而使膜表面乾燥後,以和前述相同步驟測定膜的動態後退角。又,由測定結果,算出動態後退角之變化量(浸漬後之動態後退角-浸漬前之動態後退角)。結果顯示於表1。
如上述結果所示,在例1~3形成的膜,初始動態後退角值超過110°,具有優良的撥水性。又,膜強度亦為良好。耐久性亦優良,抑制了溫水浸漬時撥水性的降低。
與此相對,最表層僅以含氟聚合物(A)構成之例4的膜,與例1~3相較撥水性差。又,溫水浸漬時撥水性大幅降低。
最表層僅以含氟聚合物(B)構成之例5的膜,初始動態後退角值超過110°,具有優良的撥水性,但膜強度低下。並且耐久性低,溫水浸漬時撥水性大幅下降。
本發明之EW裝置,可使用於顯示裝置、透鏡、微泵等、顯示裝置或透鏡特別適合。
作為顯示裝置,只要是電潤濕方式之顯示裝置即可並無特別限定,可列舉例如電子紙顯示器(穿透型、反射型、半穿透型等)、電子佈告欄、電子廣告、電子書、平板電腦、行動電話、數位相機等。
作為透鏡,只要是電潤濕方式之透鏡即可並無特別限定,可列舉例如可變焦點液體透鏡等。
另外,將2012年2月28日申請的日本專利申請案特許出願2012-041751號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的全部內容引用於此,納入作為本發明說明書的揭示內容。
Claims (14)
- 一種電潤濕裝置,具備:容納流體的空間;2種流體,其等係於前述空間中形成界面者;膜,其係與前述空間相接者;第一電極,其係配置於前述膜之與前述空間相接之側的相反側;及第二電極,其係與前述2種流體中之一者相接;該電潤濕裝置之特徵在於:前述膜係一由層M所構成的單膜或是多層膜,該多層膜中該層M被配置在與前述空間相接側之最表層,且該層M係由含氟聚合物A與含氟聚合物B之混合物所構成,該含氟聚合物A包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有1個醚性氧原子,該含氟聚合物B包括含有含氟脂肪族環結構的構成單元作為主成分,且該含氟脂肪族環結構係於環結構內具有2或3個醚性氧原子。
- 如申請專利範圍第1項之電潤濕裝置,其中前述含氟聚合物A及前述含氟聚合物B係分別於主鏈中含有前述各含氟脂肪族環的含氟聚合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之電潤濕裝置,其中前述層 M中的前述含氟聚合物A與前述含氟聚合物B的質量比(A/B)係10/90~99/1。
- 如申請專利範圍第1或2項之電潤濕裝置,其中前述含氟聚合物A中,含有含氟脂肪族環結構的構成單元係將具有1個醚性氧原子之全氟二烯予以環化聚合而得的構成單元。
- 如申請專利範圍第4項之電潤濕裝置,其中前述具有1個醚性氧原子之全氟二烯係以下式(a1)表示的含氟化合物:
- 如申請專利範圍第1或2項之電潤濕裝置,其中前述膜為多層膜,其更包含有前述含氟聚合物A所構成之層A。
- 如申請專利範圍第6項之電潤濕裝置,其中構成前述層A的含氟聚合物A為含氟聚合物AC,且該含氟聚合物AC具有選自於由羧基、烷氧基羰基及胺基烷基所構成群組中之至少1種之官能基。
- 如申請專利範圍第7項之電潤濕裝置,其中前述膜包含 複數層之前述層A,且其中至少1層為前述含氟聚合物AC所構成的層AC,另有至少1層為含氟聚合物AF所構成的層AF,該含氟聚合物AF為不具官能基之含氟聚合物A;並且,前述層AF係配置於前述層AC與前述層M之間。
- 如申請專利範圍第1或2項之電潤濕裝置,其中前述含氟聚合物B中,含有含氟脂肪族環結構的構成單元係將含有含氟脂肪族環結構的單體聚合而得者,該含氟脂肪族環具有2個氧原子作為構成環之原子,且構成環之碳原子中之至少一個係構成聚合性雙鍵的碳原子。
- 如申請專利範圍第9項之電潤濕裝置,其中前述含有含氟脂肪族環結構的單體係以下式(b1)表示之含氟化合物或是以下式(b2)表示的含氟化合物:
- 如申請專利範圍第10項之電潤濕裝置,其中以前述式(b1)表示的含氟化合物係全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧呃);以前述式(b2)表示的含氟化合物係全氟(2-亞甲基-1,3-二氧環戊烷)或全氟(2-亞甲基-4-甲基-1,3-二氧環戊烷)。
- 如申請專利範圍第1或2項之電潤濕裝置,其中前述膜的膜厚係0.2~6μm。
- 一種顯示裝置,具有如申請專利範圍第1~12項中任一項之電潤濕裝置。
- 一種透鏡,具有如申請專利範圍第1~12項中任一項之電潤濕裝置。
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