JP6340814B2 - 電気泳動粒子、電気泳動粒子の製造方法、電気泳動分散液、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
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、非発光型表示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。
この電気泳動表示装置では、一対の透明電極間に電圧を印加すると、電極間に生じた電界の方向にしたがって着色液体中を帯電粒子が移動する。これにより、観測者には、帯電粒子の色または着色液体の色が見えることとなる。
ところで、電気泳動表示装置では、着色液体中の帯電粒子が良好に分散している必要がある。仮に分散性が不十分である場合、意図しない凝集が発生し、表示不具合の発生を招くからである。
本発明の目的は、帯電特性と分散性との両立が図られている電気泳動粒子、かかる電気泳動粒子を効率よく製造可能な電気泳動粒子の製造方法、前記電気泳動粒子を備える電気泳動分散液、表示装置および電子機器を提供することにある。
本発明の電気泳動粒子は、粒子と、前記粒子の表面に結合し、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含むシロキサン系化合物と、を有し、
前記粒子の表面は、前記シロキサン系化合物が結合している第1の領域と、前記表面が露出している第2の領域と、を含み、
前記シロキサン系化合物の含有量は、前記粒子100質量部に対して0.1質量部以上5質量部以下であることを特徴とする。
これにより、帯電特性と分散性との両立が図られている電気泳動粒子が得られる。また、表示ムラの発生をより確実に抑えることができる。
本発明の電気泳動粒子は、粒子と、前記粒子の表面に結合し、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含むシロキサン系化合物と、を有し、
前記粒子の表面は、前記シロキサン系化合物が結合している第1の領域と、前記表面が露出している第2の領域と、を含み、
前記シロキサン系化合物の重量平均分子量は、1000以上100000以下であることを特徴とする。
これにより、シロキサン系化合物の分子構造の長さが最適化され、粒子に由来する帯電特性の埋没を避けつつ、長鎖で直鎖状の構造に由来する分散性が十分に付与された電気泳動粒子が得られる。すなわち、分散性と帯電特性との両立が図られた電気泳動粒子が得られる。
本発明の電気泳動粒子は、粒子と、前記粒子の表面に結合し、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含むシロキサン系化合物と、を有し、
前記粒子の表面は、前記シロキサン系化合物が結合している第1の領域と、前記表面が露出している第2の領域と、を含み、
前記粒子は、表面に無機材料を含むとともに、表面に存在する水酸基を含むことを特徴とする。
水酸基は、無機材料の酸化物の多くに存在しているので、粒子ごとで帯電特性のバラツキが抑えられるといった点で意義がある。また、多くの加水分解性基との間で脱水縮合反応による結合が容易に行えるため、シロキサン系化合物の導入が容易であるといった利点もある。
これにより、シロキサン系化合物の長鎖の分子構造が比較的安定に維持されることとなり、シロキサン系化合物を隔てて粒子同士の離間距離を十分にとることができるので、電気泳動粒子に分散性を付与するというシロキサン系化合物の機能がより一層促進されることとなる。また、分散媒には、比較的極性が低いものが多く用いられる。一方、シロキサン結合を含む化合物も、側鎖の構造にもよるが、比較的極性が低いものが多い。したがって、このようなシロキサン系化合物を含む電気泳動粒子は、分散媒に対して特に良好な分散性を示す。
これにより、長鎖で直鎖状の分子構造を含んでいるにも関わらず、粒子に対する結合量の制御が容易であり、その結果、目的とする量に厳密に制御されたシロキサン系化合物を含む電気泳動粒子を実現することができる。換言すれば、長鎖で直鎖状の分子構造を含むシロキサン系化合物は、目的とする量を粒子に対して正確に導入することは多くの困難を伴うのに対し、シリコーンオイル由来の構造と粒子との間をカップリング剤由来の構造で仲立ちさせることにより、あらかじめシリコーンオイルとカップリング剤との反応機会を十分に確保するというプロセスを経ることができる。このため、粒子に対するカップリング剤の反応性の高さを効果的に活かすことができ、結果的にシロキサン系化合物の導入量を正確に制御することができる。
これにより、シロキサン系化合物の大部分がシリコーンオイル由来の構造で占められることになるため、例えば分散媒としてシリコーンオイルまたはその変性物が用いられたときに、電気泳動粒子の分散性が特に高くなる。
これにより、連結構造の一方の末端のみを粒子の表面と結合させることができ、この結合の結果として得られるシロキサン系化合物は、直鎖状の分子構造のうちの一方のみを粒子の表面に固定されたものとなる。このため、電気泳動粒子をより確実に製造することができる。
これにより、解離基の解離によって粒子の表面に電荷を生じさせることができる。
粒子の表面に対し、前記反応物の前記カップリング剤由来の加水分解性基を反応させ、前記表面の一部に前記反応物由来のシロキサン系化合物を結合させることにより、本発明の電気泳動粒子を得る工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、本発明の電気泳動粒子を効率よく製造することができる。
前記電気泳動粒子を分散させる分散媒と、
を有することを特徴とする。
これにより、絶縁性が高く、電気泳動表示装置に供されたときにリーク電流を抑え、消費電力の低減に寄与する電気泳動分散液が得られる。
本発明の電気泳動分散液と、
前記電極基板の一方の面側に設けられ、前記電気泳動分散液を封入する分散液封入空間と、
を有することを特徴とする。
これにより、コントラストの高い表示が可能な表示装置が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
≪表示装置≫
<第1実施形態>
まず、本発明の表示装置の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、表示シート21は、平板状の基部1と基部1の下面に設けられた第1の電極3とを備える基板(電極基板)11と、基板11の下方に設けられ、電気泳動粒子70を含む分散液100が充填された表示層400とを有している。このような表示シート21では、基板11の上面が表示面111を構成している。
この電気回路は、例えば、マトリックス状に配列されたTFT(スイッチング素子)と、TFTに対応して形成されたゲート線およびデータ線と、ゲート線に所望の電圧を印加するゲートドライバーと、データ線に所望の電圧を印加するデータドライバーと、ゲートドライバーとデータドライバーの駆動を制御する制御部と、を有している。
(基板)
基部1および基部2は、それぞれ、シート状(平板状)の部材で構成され、これらの間に配置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1、2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1、2を用いることにより、可撓性を有する表示装置20、すなわち、例えば電子ペーパーを構築する上で有用な表示装置20を得ることができる。
また、電極3、4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、0.01μm以上10μm以下程度であるのが好ましく、0.02μm以上5μm以下程度であるのがより好ましい。
基板11と基板12との間には、それらの縁部に沿って封止部(シール部)5が設けられている。この封止部5により、表示層400が気密的に封止されている。その結果、表示装置20内への水分の浸入を防止して、表示装置20の表示性能の劣化をより確実に防止することができる。
また、封止部5の高さは、特に限定されないが、5μm以上50μm以下程度であるのが好ましい。
図1に示すように、表示層400は、その外縁を囲うように設けられた壁部(隔壁)91と、基板11、基板12および壁部91で画成された空間(分散液封入空間)101と、空間101内に充填された分散液100と、を有している。
壁部91の表面には、必要に応じて、炭化フッ素プラズマ処理等の各種撥水処理が施されていてもよい。これにより、後述するように、表示装置20の製造がより簡単となり、より優れた表示特性および信頼性を発揮することができる表示装置20を得ることができる。
また、壁部91の平均幅は、壁部91に要求される機械的強度等を考慮して適宜設定されるが、1μm以上5μm以下程度であるのが好ましい。そして、壁部91のアスペクト比(平均高さ/平均幅)は、1〜50程度であるのが好ましい。
また、壁部91の横断面形状は、全体にわたって一定でなくてもよく、一部異なる形状であってもよい。この場合、この箇所では空間101の気密性が低下するため、仮に空間101に気泡が混入したとしても、その気泡を外部に排出することができる。
分散液100は、分散媒7と、分散媒7中に分散された電気泳動粒子70と、を含んでいる。
電気泳動粒子70が呈する色は、分散媒7が呈する色と異なる色であれば特に限定されないが、例えば分散媒7が呈する色が淡色または白色である場合には、濃色または黒色であるのが好ましく、反対に、分散媒7が呈する色が濃色または黒色である場合には、淡色または白色であるのが好ましい。これにより、電気泳動粒子70と分散媒7とで明度差が大きくなるため、例えば電気泳動粒子70が局所的に集合した場合、その領域とそれに隣接する領域(分散媒7で占められている領域)との明度差も大きくなるため、電気泳動粒子70の集合領域を制御することによってコントラストの高い表示が可能になる。
第1の電極3と第2の電極4との間に、第2の電極4が負電位となる電圧を印加すると、当該電圧印加により発生した電界が表示層400中の電気泳動粒子70に作用する。すると、電気泳動粒子70が第2の電極4側に泳動して集まる。これにより、図3(a)に示すように、表示面111には主に分散媒7が呈する色が表示される。
一方、第2の電極4が正電位となる電圧を印加すると、当該電圧印加により発生した電界が表示層400中の電気泳動粒子70に作用する。すると、電気泳動粒子70が第1の電極3側に泳動して集まる。これにより、図3(b)に示すように、表示面111には主に電気泳動粒子70が呈する色が表示される。
なお、分散媒7には、必要に応じて、アントラキノン系染料、アゾ系染料、インジゴイド系染料等の各種染料の他、可塑剤、粘度調節剤、電解質、界面活性剤、潤滑剤、安定化剤等が添加されていてもよい。
ここで、分散液100に含まれる電気泳動粒子70について詳述する。
図4は、本実施形態に係る電気泳動粒子70において、第1の領域711に結合しているシロキサン系化合物72の構造を模式的に示す断面図である。
表示装置20では、上述したように、電界の向きに応じて電気泳動粒子70を泳動させ、それによって生じる色度や明度の差により画像表示を行う。この際、良好な画像表示を行うためには、複数の電気泳動粒子70が分散媒7中において互いに凝集することなく安定的に存在するとともに、電界が発生したときには速やかに泳動することが必要となる。すなわち、電気泳動粒子70には、分散性と帯電特性との両立が求められている。
分散剤の添加量は、分散媒7の0.3質量%以下であるのが好ましく、0.1質量%以下であるのがより好ましい。分散剤の添加量を前記範囲内に抑えることで、分散剤を添加したとしても、第1の電極3と第2の電極4との間の絶縁性の低下を最小限に抑えることができる。
シロキサン系化合物72は、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含む化合物であればいかなる化合物であってもよいが、好ましくは前記連結構造を含む主鎖と、この主鎖に結合している側鎖とで構成されている直鎖状の分子構造を有する化合物とされる。このような化合物であれば、シロキサン系化合物72の長鎖の分子構造が比較的安定に維持されることとなり、シロキサン系化合物72を隔ててコア粒子71同士の離間距離を十分にとることができるので、電気泳動粒子70に分散性を付与するというシロキサン系化合物72の機能がより一層促進されることとなる。
また、シロキサン系化合物72は、シリコーンオイルまたはその変性物に由来する構造を含んでいるのが好ましい。シリコーンオイルまたはその変性物は、分散媒7としても用いられることが多いので、これに由来する構造をシロキサン系化合物72が含んでいることにより、電気泳動粒子70の分散性が特に高くなる。
なお、シロキサン系化合物72の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定された、ポリスチレン換算重量平均分子量のことである。
また、図5(b)における構造Zは、カップリング剤に含まれる反応性官能基Xとシリコーンオイルに含まれる反応性官能基Yとが反応してなる構造のことである。
なお、シロキサン系化合物72の末端および側鎖は、極性の低い置換基で構成されていることが好ましい。これにより、電気泳動粒子70の分散性をより高めることができる。具体的な置換基としては、例えばアルキル基等が挙げられる。
ここで、コア粒子71の表面に存在する解離基は、特に限定されず、例えば水酸基、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基等が挙げられるが、特に水酸基であるのが好ましい。水酸基は、無機材料の酸化物の多くに存在しているので、コア粒子71ごとで帯電特性のバラツキが抑えられるといった点で意義がある。また、多くの加水分解性基との間で脱水縮合反応による結合が容易に行えるため、シロキサン系化合物72の導入が容易であるといった利点もある。
したがって、コア粒子71の表面は、少なくとも無機材料を含んでいるのが好ましい。
一方、コア粒子71の表面が有機材料を含んでいる場合には、この有機材料として上述した解離基を含むものを用いることにより、コア粒子71の表面に解離基を露出させることができる。この場合も、解離基の解離によってコア粒子71の表面に電荷を生じさせることができる。
ここで、「単位面積」は、シロキサン系化合物72の分子構造から計算により求めることができる。
また、「分子数」は、コア粒子1つ当たりに結合したシロキサン系化合物72の質量[g]と、シロキサン系化合物72の分子量[g/mol]と、1モルあたりの分子数6.02×1023[個/mol]とから計算により求めることができる。
なお、コア粒子71の存在量を100質量部としたとき、シロキサン系化合物72の存在量は0.1質量部以上5質量部以下であるのが好ましく、0.5質量部以上4質量部以下であるのがより好ましい。これにより、コア粒子71の表面における第1の領域711の占有率を前述した範囲内に確実に収めることができるため、上述したような効果が確実に発揮される。具体的には、分散性と帯電特性とをより高度に両立するとともに、表示ムラの発生をより確実に抑えることができる。
なお、コア粒子71の平均粒子径は、動的光散乱式粒度分布測定装置(例えば、製品名:LB−500、(株)堀場製作所製)で測定した体積平均粒子径を意味する。
また、本実施形態では、分散液100中にコア粒子71が1種類含まれている場合について説明したが、複数種のコア粒子71が含まれていてもよい。この場合、例えば、白色と黒色、あるいは、淡色と濃色、といった明度や色度が大きく異なる組み合わせで複数種のコア粒子71を選択することで、よりコントラストに優れた表示が可能になる。
次に、本発明の表示装置の第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の表示装置の第2実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、説明の都合上、図7の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では第1実施形態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。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
すなわち、表示層400には、複数の壁部92がY方向に所定の間隔を隔てて設けられている。また、図示しないものの、表示層400には、複数の壁部がX方向にも所定の間隔を隔てて設けられている。これにより、空間101には格子状に区分された画素区画が形成される。
このような壁部92は、前述した壁部91と同様の構造を有するものとされるが、平均幅については壁部91より小さくてもよい。これにより、画素の開口率を高めることができる。
なお、第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用、効果が得られる。
次に、本発明の表示装置の第3実施形態について説明する。
図8は、本発明の表示装置の第3実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、説明の都合上、図8の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
以下、第3実施形態について説明するが、以下の説明では第1、第2実施形態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。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
すなわち、本実施形態に係る表示装置20は、分散液100をカプセル本体401内に封入してなる複数のマイクロカプセル40が、バインダー41で空間101内に固定(保持)されることによって構成されている。
カプセル本体(殻体)401の構成材料としては、例えば、ゼラチン、アラビアゴムとゼラチンとの複合材料、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、尿素樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリエーテルのような各種樹脂材料が挙げられ、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、カプセル本体401は、複数の層の積層体で構成されていてもよい。この場合、最内層の構成材料としては、メラミン系樹脂、尿素樹脂のようなアミノ樹脂、またはこれらの複合樹脂等が好ましく用いられる。一方、最外層の構成材料としては、エポキシ系樹脂が好ましく用いられる。
また、カプセル本体401の構成材料においては、架橋剤により架橋(立体架橋)を形成するようにしてもよい。これにより、カプセル本体401の柔軟性を維持しつつ、強度を向上させることができる。その結果、マイクロカプセル40が容易に崩壊するのを防止することができる。
また、マイクロカプセル40は、球状をなして存在しているのが好ましい。これにより、マイクロカプセル40は、耐圧性および耐ブリード性に優れたものとなる。したがって、このように表示装置20を作動させているとき、もしくは、表示装置20を保存している間に、表示装置20に衝撃が加わったり、表示面111が押圧されたりした場合でも、マイクロカプセル40の破壊や分散液100の散逸が防止され、長期間安定に動作することができる。
このバインダー41には、基板11、基板12、およびカプセル本体401(マイクロカプセル40)との親和性(密着性)に優れ、かつ、絶縁性に優れる樹脂材料(絶縁性または微小電流のみが流れる樹脂材料)が好適に使用される。
このようなバインダー41としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられ、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。
以上のような本実施形態に係る表示装置20は、第1実施形態および第2実施形態と同様の作用、効果を奏する。
次に、本発明の電気泳動粒子の製造方法の実施形態について説明する。
図9は、本発明の電気泳動粒子の製造方法の実施形態を説明するための図である。
本実施形態に係る電気泳動粒子の製造方法は、シロキサン結合含有物質とカップリング剤とを反応させ、反応物を得る工程と、コア粒子71の表面に対し、反応物のカップリング剤由来の加水分解性基を反応させ、表面の一部に反応物由来のシロキサン系化合物を結合させる工程と、を有する。以下、各工程について詳述する。
まず、シロキサン結合含有物質とカップリング剤とを反応させる。この反応は、シロキサン結合含有物質が含む反応性官能基とカップリング剤が含む反応性官能基とを反応させるものである。これにより、シロキサン結合含有物質がカップリング剤で改質され、得られた反応物の一方の末端には、カップリング剤由来の加水分解性基が位置することとなる。
シロキサン結合含有物質としては、例えば、シリコーンオイル、オルガノポリシロキサン、またはこれらの変性物等が挙げられるが、特にシリコーンオイルまたはその変性物が好ましく用いられる。
また、シリコーンオイルは、上述した反応性官能基のうちの2種以上を含むものであってもよい。
また、カップリング剤は、上述した反応性官能基のうちの2種以上を含むものであってもよい。
また、カップリング剤の添加量は、シロキサン結合含有物質中の反応性官能基に対して1当量以上の反応性官能基を含む量に設定されるのが好ましく、1.5当量以上の反応性官能基を含む量に設定されるのがより好ましい。
図9(a)に示す反応は、C=Cのような有機二重結合にSi−H結合を付加するヒドロシリル化という反応である。触媒には、例えば周期表の8−10族の金属錯体等が用いられ、特に白金またはその化合物が好ましく用いられる。
この反応は、例えば、温度40℃以上80℃以下、時間5分以上2時間以下の条件で行うことができる。
次いで、反応物を含む液体中にコア粒子71を添加する。これにより、反応物中のカップリング剤由来の加水分解性基とコア粒子71の表面の官能基とが反応する。その結果、コア粒子71の表面にシロキサン系化合物を導入することができる。このようにして電気泳動粒子70が得られる。
なお、反応物に対するコア粒子71の添加量は、シロキサン系化合物の構造から推計されるシロキサン系化合物が占める面積、および、コア粒子71の表面積に基づいて、コア粒子71の表面の一部にシロキサン系化合物が結合するように算出すればよい。
以上説明したような表示装置20は、それぞれ、各種電子機器に組み込むことができる。具体的な電子機器としては、例えば、電子ペーパー、電子ブック、テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサー、パーソナルコンピューター、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができる。
これらの電子機器のうちから、電子ペーパーを例に挙げ、具体的に説明する。
図10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、前述したような表示装置20で構成されている。
図11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11中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図11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。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図10に示す構成と同様である。
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。これにより、利便性が向上する。
1.電気泳動粒子の製造
以下のようにして電気泳動粒子を製造した。なお、各実施例および各比較例における製造条件をそれぞれ表1に示す。
[1]まず、丸底フラスコに、下記式(3)で示されるシリコーンオイルと、その中に含まれるシリコーンオイル由来の反応性官能基(−C=C)に対して1当量以上の反応性官能基(−(Si)−H)を含むシランカップリング剤と、トルエンと、を混合し、そこに白金触媒を加えた。混合物を撹拌し、加熱した状態で放置した。次いで、室温に冷却し、減圧下で溶媒を除去し、残存物を乾燥させた。以上のようにして、下記式(4)に示す、シリコーンオイルとシランカップリング剤との反応物が得られた。
ここで、得られた反応物の重量平均分子量を測定したところ、5000であった。
[1]まず、丸底フラスコに、下記式(6)で示されるシリコーンオイルと、その中に含まれるシリコーンオイル由来の反応性官能基(−COOH)に対して1当量以上の反応性官能基(−NH2)を含むシランカップリング剤と、トルエンと、を混合し、そこに白金触媒を加えた。混合物を撹拌し、加熱した状態で放置した。次いで、室温に冷却し、減圧下で溶媒を除去し、残存物を乾燥させた。以上のようにして、下記式(7)に示す、シリコーンオイルとシランカップリング剤との反応物が得られた。
ここで、得られた反応物の重量平均分子量を測定したところ、6000であった。
[1]まず、丸底フラスコに、下記式(1)で示されるシリコーンオイルと、トリエチルアミンと、ジクロロメタンと、を混合し、撹拌した。
[3]ジクロロメタンを留去した後、ヘキサンを加えた。そして、析出した固体を濾別し、液体から溶媒を揮発除去することにより、シリコーンオイルと4−ペンテノイルクロリドとの反応物が得られた。
ここで、得られた反応物の重量平均分子量を測定したところ、3500であった。
まず、丸底フラスコに、下記式(5)で示されるシリコーンオイル0.08gと、平均粒径250nmの酸化チタン粒子(石原産業製、「CR−97」)2.0gとを、トルエンに混合し、加熱還流した。その後、トルエンを留去して電気泳動粒子を得た。
なお、用いたシリコーンオイルの重量平均分子量を測定したところ、3000であった。
コア粒子の表面においてシロキサン系化合物が結合している第1の領域の占有率A1が表1に示す値になるようにした以外は、それぞれ実施例1と同様にして電気泳動粒子を得た。なお、各実施例で用いたシロキサン系化合物の重量平均分子量は、それぞれ表1に示す通りである。
まず、丸底フラスコに、エポキシ変性シランカップリング剤(γ−グリジドキシプロピルトリメトキシシラン)0.3gと、平均粒径250nmの酸化チタン粒子(石原産業製、「CR−97」)3.0gとを、トルエンに混合し、加熱して分散処理を行いながら反応させた。反応終了後、放冷してフラスコの内容物を冷却し、その後、トルエンを留去して電気泳動粒子を得た。
(比較例2)
シランカップリング剤としてメルカプト変性シランカップリング剤を用いるようにした以外は、比較例1と同様にして電気泳動粒子を得た。
平均粒径250nmの酸化チタン粒子(石原産業製、「CR−97」)をそのまま電気泳動粒子として用いた。
(比較例4)
酸化チタン粒子の表面に上記式(5)で示されるシリコーンオイルを過剰量塗布することにより、シリコーンオイルの被膜を形成するようにした以外は、実施例3と同様にして電気泳動粒子を得た。
まず、アントラキノンブルー(染料)を溶解したジメチルシリコーンオイルに、各実施例および各比較例で得られた電気泳動粒子を10質量%の割合になるよう分散させ、電気泳動分散液を調製した。なお、使用したジメチルシリコーンオイルの誘電率は、約2.72であった。
・基部1および基部2
サイズ :縦50mm×横50mm×厚さ100μm
構成材料 :ポリエチレン
・第1の電極3および第2の電極4(なお、第2の電極は分割されていない。)
サイズ :縦40mm×横40mm×厚さ4μm
構成材料 :ITO
・スペーサー
サイズ :幅5mm×高さ50μm
構成材料 :エポキシ樹脂
なお、比較例2で得られた電気泳動粒子を用いてなる電気泳動分散液には、さらに分散剤を添加した。分散剤の濃度はシリコーンオイルに対して0.4質量%とした。なお、分散剤としては、高分子系分散剤(日本ルーブリゾール社製、ソルスパース18000)を用いた。
得られた各電気泳動表示装置に、それぞれ第1の電極側に電気泳動粒子を集めるように、所定の電圧(15V、400m秒)を印加した。
その結果、表示面には白色が表示された。この白色表示は酸化チタンに由来するものであり、電気泳動粒子ができるだけ凝集することなく、かつできるだけ均一に分散していることで、反射率の高い良好な白色が表示される。
そこで、白色表示の反射率を測定することで、電気泳動粒子の分散性を相対的に評価した。なお、この評価は、以下の評価基準にしたがって行った。
○:分散性が良好である(反射率が高い)
△:分散性がやや良好である(反射率がやや高い)
×:分散性が良くない(反射率が低い)
また、反射率は、反射濃度Dをマクベス分光光度濃度計(GretagMacbeth社製、SpectroEye)により測定し、「反射率=100/10D」の式により算出することで求めた。
得られた各電気泳動表示装置に、それぞれ第1の電極側に電気泳動粒子を集めるように、所定の電圧を印加した。
その結果、表示面には白色が表示された。
次いで、今度は第2の電極側に電気泳動粒子を集めるように、所定の電圧を印加した。これにより、第1の電極側に集まっていた電気泳動粒子は、第2の電極側へと移動する。このとき、所定の距離を移動するのに要した時間を計測することにより、電気泳動粒子の移動度を測定することができる。したがって、移動度を測定することにより、電気泳動粒子の帯電特性を相対的に評価した。なお、この評価は、以下の評価基準にしたがって行った。
<帯電特性の評価基準>
○:帯電量が大きい(移動度が大きい)
△:帯電量がやや大きい(移動度がやや大きい)
×:帯電量が小さい(移動度が小さい)
得られた各電気泳動表示装置の第1の電極と第2の電極との間に電圧を印加し、電極間の体積抵抗率を測定した。
2.4 表示ムラの評価
得られた各電気泳動表示装置の表示ムラを評価した。この評価は、以下の評価基準にしたがって行った。なお、ここでいう「表示ムラ」とは、非白色表示状態から白色表示状態へ移行する際、移行開始後から白色表示が完了するまでのタイムラグに相当するものである。
<表示ムラの評価基準>
◎:表示ムラが非常に少ない(タイムラグが非常に小さい)
○:表示ムラが少ない(タイムラグが小さい)
△:表示ムラが多い(タイムラグが大きい)
×:表示ムラが非常に多い(タイムラグが非常に大きい)
以上の評価結果を表1に示す。
一方、比較例4で得られた電気泳動粒子を用いて製造された電気泳動表示装置では、帯電量がほぼゼロであった。このことから、比較例4で得られた電気泳動粒子では、コア粒子の表面がほぼ全面にわたってカップリング剤で覆われ、コア粒子由来の帯電特性が埋没しているものと推察される。
また、比較例1、2で得られた電気泳動粒子では、帯電量が小さく、また、表示ムラが多いという結果が得られた。
以上のことから、本発明によれば、分散性と帯電特性とを両立する電気泳動粒子が得られるとともに、絶縁性に優れた電気泳動分散液が得られることが明らかとなった。
Claims (12)
- 粒子と、前記粒子の表面に結合し、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含むシロキサン系化合物と、を有し、
前記粒子の表面は、前記シロキサン系化合物が結合している第1の領域と、前記表面が露出している第2の領域と、を含み、
前記シロキサン系化合物の含有量は、前記粒子100質量部に対して0.1質量部以上5質量部以下であることを特徴とする電気泳動粒子。 - 粒子と、前記粒子の表面に結合し、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含むシロキサン系化合物と、を有し、
前記粒子の表面は、前記シロキサン系化合物が結合している第1の領域と、前記表面が露出している第2の領域と、を含み、
前記シロキサン系化合物の重量平均分子量は、1000以上100000以下であることを特徴とする電気泳動粒子。 - 粒子と、前記粒子の表面に結合し、複数のシロキサン結合が直列に連結されている連結構造を含むシロキサン系化合物と、を有し、
前記粒子の表面は、前記シロキサン系化合物が結合している第1の領域と、前記表面が露出している第2の領域と、を含み、
前記粒子は、表面に無機材料を含むとともに、表面に存在する水酸基を含むことを特徴とする電気泳動粒子。 - 前記シロキサン系化合物は、前記連結構造を含む主鎖と前記主鎖に結合している側鎖とで構成されている直鎖状の分子構造を有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
- 前記シロキサン系化合物は、シリコーンオイルとカップリング剤とを反応させ、得られた反応物の前記カップリング剤由来の加水分解性基と前記粒子の表面とを脱水縮合反応させて得られる化合物である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
- 前記シロキサン系化合物は、シリコーンオイル由来の官能基と前記粒子の表面とを反応させて得られる化合物である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
- 前記シロキサン系化合物は、前記粒子の表面と反応する前の状態において、前記連結構造の一方の末端に、前記粒子の表面と結合し得る官能基を有するものである請求項5または6に記載の電気泳動粒子。
- 前記粒子は、表面に解離基を有する有機材料を含むとともに前記表面に存在する解離基を含む請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電気泳動粒子。
- シロキサン結合含有物質とカップリング剤とを反応させ、反応物を得る工程と、
粒子の表面に対し、前記反応物の前記カップリング剤由来の加水分解性基を反応させ、前記表面の一部に前記反応物由来のシロキサン系化合物を結合させることにより、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を得る工程と、
を有することを特徴とする電気泳動粒子の製造方法。 - 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と、
前記電気泳動粒子を分散させる分散媒と、
を有することを特徴とする電気泳動分散液。 - 基板と電極とを備える電極基板と、
請求項10に記載の電気泳動分散液と、
前記電極基板の一方の面側に設けられ、前記電気泳動分散液を封入する分散液封入空間と、
を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項11に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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