エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク及びエレクトロウェッティングデバイス
【課題】高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供する。また、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供する。
【解決手段】親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクであって、疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有し、前記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と前記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差が４以上であるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク。
【解決手段】親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクであって、疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有し、前記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と前記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差が４以上であるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクに関する。また、本発明は、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
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デバイスが注目されている。通常、エレクトロウェッティングディスプレイは画素ピクセル中に親水性の液体と疎水性の液体とを有し、該親水性の液体と誘電率の高い疎水性界面とが電界によって電気二重層を形成するため、該疎水性の液体が該疎水性界面からはじき出されるという特性があり、結果として電解によりそのオイル層が移動するという特性を利用して表示装置等に用いられる。
【０００３】
特許文献１には、エレクトロウェッティングデバイスの製造に好適な、基板の表面に疎水性の液体の層を形成する方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法において、当初、基板表面は親水性の液体の層で覆われている。親水性の液体の層の内部かつ基板表面の上部に、ディスペンサーの開口部が配置され、該ディスペンサーに疎水性の液体が充填され、疎水性の液体の液滴がディスペンサーの開口部と基板表面との間に形成される。基板表面は疎水性の第一領域を有し、各第一領域は、親水性の第二領域（画素壁）に囲まれている。基板表面に沿ってディスペンサーを移動させると、疎水性の液体の液滴が第一領域に引き込まれ、第一領域に接していた親水性の液体は疎水性の液体の層に置換され、第二領域に接していた親水性の液体はそのまま残る。
【０００４】
特許文献１に開示された方法では、エレクトロウェッティングデバイスに充填する目的で開発された処理装置が必要となる。また、これらの方法は比較的時間がかかるため、大型基板への適用が難しいという問題があった。更に、疎水性の液体の層を形成した後、カバーガラスの貼り合わせを液中で行うことになるため、生産性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０５／０９８７９７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供することを目的とする。また、本発明は、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクであって、疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有し、上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差が４以上であるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクである。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者は、親水性の液体中と疎水性の液体とを、真空中でパネル内に注入したり（真空注入法）、一方の基板に滴下した後他方の基板と貼り合わせたりする（滴下工法）ことによってエレクトロウェッティングデバイスを製造することを検討した。しかしながら、親水性の液体と疎水性の液体とを別々に注入したり滴下したりすると、疎水性の液体が凝集してしまいムラが発生するという問題があった。そこで本発明者は、親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエマルジョンインクを用いることを検討した。
真空注入法や滴下工法によってエレクトロウェッティングデバイスを製造する場合、疎水性の液体のムラを防止するため、エマルジョンインクにおける疎水性の液体は、製造時には親水性の液体中に安定に分散した状態で存在し、製造後に親水性の液体と分離した層となることが求められる。本発明者は、エマルジョンインクにおける疎水性の液体の分散性を、エレクトロウェッティングデバイスの製造時は安定に分散し、製造後に層として分離する程度にするために、エマルジョンインク中に界面活性剤を配合することを考えた。しかしながら、通常の界面活性剤では、疎水性の液体の分散性を求めるものとすることができなかったり、エレクトロウェッティングデバイスの疎水性中間層を汚染したりするという問題があった。
そこで本発明者は、界面活性剤として疎水性の高い化合物と非イオン性でありかつ親水性の高い化合物とからなるものを用いることにより、エマルジョンインクにおける疎水性の液体の分散性を、エレクトロウェッティングデバイスの製造に適したものとできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクは、親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなる。
【００１０】
上記親水性の液体は特に限定されず、例えば、水や、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム等の電解質の水溶液や、メチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール、グリセリン等の低分子量のアルコール等が挙げられる。これらの親水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
上記疎水性の液体は特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンやシクロアルカン、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。これらの疎水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１２】
上記疎水性の液体は、染料及び／又は顔料を含有して着色したものであることが好ましい。
上記染料又は上記顔料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類の有機系等、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性の液体に溶解するが、親水性の液体に溶解しないものである必要があり、適宜表面を疎水性処理されたものが用いられる。
【００１３】
上記疎水性の液体中における上記染料及び／又は顔料の含有量は特に限定されないが、好ましい下限は０．５重量％、好ましい上限は２０重量％である。上記染料及び／又は顔料の含有量が０．５重量％未満であると、得られるエレクトロウェッティングディスプレイがコントラスト不足となり、表示性能に劣るものとなることがある。上記染料及び／又は顔料の含有量が２０重量％を超えると、溶液の流動性が低下して、駆動速度が遅くなることがある。
上記染料及び／又は顔料の含有量のより好ましい下限は１重量％、より好ましい上限は１０重量％である。
【００１４】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク中における上記親水性の液体と上記疎水性の液体との割合は、具体的な用途、例えば、画素解像度やセルギャップ距離といったディスプレイのパラメータに応じて調整され、得られるエレクトロウェッティングデバイスにおける疎水性の液体層を所定の厚さにできる。
【００１５】
上記エマルジョンインク中おける上記疎水性の液体の液滴径は特に限定されないが、好ましい下限は０．０５μｍ、好ましい上限は１０μｍである。上記疎水性の液体の液滴径が０．０５μｍ未満であると、基板の疎水性の領域における吸着性に劣るものとなることがある。また、疎水性液体に含有される着色材が析出する。記疎水性の液体の液滴径が１０μｍを超えると、注入や貼り合わせと同時に、疎水性粒子が相分離し、基板の疎水性の領域における吸着が不均一になることがある。上記疎水性の液体の液滴径のより好ましい下限は１μｍ、より好ましい上限は５μｍである。
【００１６】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク中おける上記疎水性の液体の液滴のＣＶ値は特に限定されないが、好ましい上限は１０％である。上記疎水性の液体の液滴のＣＶ値が１０％を超えると、基板の疎水性の領域における吸着が不均一になることがある。
なお、本明細書において上記ＣＶ値は、（σ／Ｄｎ）×１００で定義され、式中、σは粒径の標準偏差を表し、Ｄｎは平均液滴径を表す。また、上記標準偏差及び上記液滴径は、例えば、顕微鏡で１００液滴を測定するか、又は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＺＥＴＡＳＩＺＥＲ ＮａｎｏシリーズＮａｎｏ−ＺＳを用いた動的光散乱法により測定することができる。
【００１７】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクは、疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有する。
上記疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有することにより、得られるエマルジョンインクにおける疎水性の液体の分散性を、エレクトロウェッティングデバイスの製造に適したものとすることができる。
【００１８】
前記疎水セグメントを有する化合物と前記親水セグメントを有する化合物とは、光エンチオール反応によって反応させて目的の非イオン性界面活性剤を製造することができる。上記光エンチオール反応では、光を照射することでラジカル化した光開始剤（Ｉ・）が、チオール基を有する化合物の水素を引き抜くことでチイルラジカル（ＲＳ・）を生成し（下記式（１−１）、（１−２））、生成したチイルラジカルが不飽和結合を有する化合物と反応して得られたラジカルがチオール基を有する化合物の水素を引き抜くことで目的の化合物を得ることができる（下記式（１−３）、（１−４））。
【００１９】
【化１】
【００２０】
上記非イオン性界面活性剤を光エンチオール反応によって製造する場合、上記疎水セグメントを有する化合物、上記親水セグメントを有する化合物、及び、光開始剤を含有する混合物に光を照射する工程を行う。
上記疎水セグメントを有する化合物と上記親水セグメントを有する化合物とは、一方がチオール基又は不飽和結合を１分子中に１つのみ有し、かつ、他方が一方の有するチオール基と反応しうる不飽和結合又は一方の有する不飽和結合と反応しうるチオール基を１分子中に１つ以上有するものとなる。
【００２１】
上記疎水セグメントは特に限定されず、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基やイソアルキル基、フェニル基、シクロアルカン基、イソアルキル基、フルオロアルキル基等が挙げられる。なお、分子中に疎水セグメントと不飽和結合とを有する化合物における不飽和結合とは、上記疎水セグメントを含まない。
【００２２】
疎水セグメントと１分子中に１つのチオール基とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ブチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、デシルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、ミリスチルメルカプタン、パルミチルメルカプタン、ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン等が挙げられる。
また、疎水セグメントとチオール基とがエステル結合、アミド結合、ウレタン結合等の種々の化学結合で結合された化合物も用いることができる。具体的には例えば、チオグリコール酸オクチル、チオグリコール酸メトキシブチル、メルカプロプロピオン酸オクチル、メルカパプトプロピオン酸トリデシル、トリメチールプロパントリスチオプロピオネート、２−メルカプトエチルオクタン酸エステル等が挙げられる。
【００２３】
上記親水セグメントを有する化合物が不飽和結合を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記疎水セグメントを有する化合物はチオール基を１分子中に２つ以上有していてもよい。疎水セグメントと１分子中に２つ以上のチオール基とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ブタンジオールビスチオグリコレート、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオプロピロネート、１，１０−デカンジチオール、１，１１−ウンデカンビスチオール、１，１２−ドデカンビスチオール、２，２’−ジメルカプトジエチルスフフィド、ｐ−キシレンジチオール、ｍ−キシレンジチオール、チオ安息香酸等が挙げられる。
【００２４】
疎水セグメントと１分子中に１つの不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸イソオクチル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸イソノニル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ミリスチル、（メタ）アクリル酸パルミチル、（メタ）アクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸アルキルや、（メタ）アクリル酸イソボルニル等が挙げられる。
なお、本明細書において上記（メタ）アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
【００２５】
上記親水セグメントを有する化合物がチオール基を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記疎水セグメントを有する化合物は不飽和結合を１分子中に２つ以上有していてもよい。疎水セグメントと１分子中に２つ以上の不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ビス（メタ）アクリル酸１，９−ノナンジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，１０−デカンジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，１１−ウンデカンジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，１２−ドデカンジイル等が挙げられる。プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、プロポキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート等が挙げられる。
【００２６】
上記非イオン性の親水セグメントは特に限定されず、例えば、ヒドロキシル基、アミド基、エーテル基、エステル基、アセトキシ基、ヒドロキシシリル基等が挙げられる。
なお、親水セグメントとチオール基とを有する化合物におけるチオール基は上記親水セグメントには含まない。
【００２７】
非イオン性の親水セグメントと１分子中に１つのチオール基とを有する化合物は特に限定されず、たとえば、チオグリコール酸、メルカプトプロパンジオール（チオグリセロール）、チオグリコール酸モノエタノールアミン、２−メルカプトエタノール、４−アミノチフェノール、チオグリセロール等が挙げられる。
【００２８】
上記疎水セグメントを有する化合物が不飽和結合を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記親水セグメントを有する化合物はチオール基を１分子中に２つ以上有していてもよい。親水セグメントと１分子中に２つ以上のチオール基とを有する化合物は特に限定されず、例えば、２，２’−ジチオビスエタノール、２，２’−［２−（ジメチルアミノ）エチル］イミノビス（エタンチオール）、１，２−ビス（メチルアミノ）エタン−１，２−ビスチオール等が挙げられる。
【００２９】
親水セグメントと１分子中に１つの不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸２，３−ジヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸グルコシル等が挙げられる。
【００３０】
上記疎水セグメントを有する化合物がチオール基を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記親水セグメントを有する化合物は不飽和結合を１分子中に２つ以上有していてもよい。親水セグメントと１分子中に２つ以上の不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ビス（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−２−（ヒドロキシメチル）プロパン−１，３−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸１−（１，２−ジヒドロキシエチル）エタン−１，２−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−３−（ヒドロキシメチル）プロパン−１，３−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸２，３−ジヒドロキシブタン−１，４−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，２−ビス（ヒドロキシメチル）エチレン、ビスアクリル酸１，１−ビス（ヒドロキシメチル）エチレン、酒石酸ジアリル等が挙げられる。
【００３１】
上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値の好ましい下限は４．５以上、好ましい上限は９以下である。上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値が４．５未満であると、親水性セグメントを有する化合物との分散混合できなくなり、反応が進まないことがある。上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値が９を超えると、エレクトロウェッティングの電解質に溶解し、表示の応答速度を低下させることがある。
上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値のより好ましい下限は５、より好ましい上限は８．５である。
なお、本明細書において上記ＳＰ値とは溶解度パラメータを意味し、例えば、δ２＝ΣＥ／ΣＶの式により得ることができる。ここで、δはＳＰ値、Ｅは蒸発エネルギー、Ｖはモル体積を示す。
【００３２】
上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値の好ましい下限は１２、好ましい上限は１５である。上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値が１２未満であると、エマルジョンインクの分散性が低下して析出することがある。上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値が１５を超えると、やはり分散性が低下して析出する。ことがある。上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値のより好ましい下限は１２．５、より好ましい上限は１４である。
【００３３】
上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と、上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差（以下、ＳＰ値の差ともいう）は４以上である。上記ＳＰ値の差が４未満であると、界面活性作用が低下して、エマルジョンとしての安定性が低下し、相分離が容易に起こる。
【００３４】
上記光開始剤は、ノリッシュＩ型光開始剤であることが好ましい。上記ノリッシュＩ型光開始剤は、光を照射することで単分子結合開裂して反応を開始させるラジカルを発生する化合物である。
【００３５】
上記ノリッシュＩ型光開始剤は特に限定されず、例えば、ベンゾイン誘導体、メチロールベンゾイン、４−ベンゾイル−１，３−ジオキソラン誘導体、ベンジルケタール、α，α−ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキシド、ビスアシルホスフィンオキシド、アシルホスフィンスルフィド、ハロゲン化アセトフェノン誘導体等が挙げられる。
【００３６】
上記光開始剤の含有量は特に限定されないが、上記疎水セグメントを有する化合物と上記親水セグメントを有する化合物との合計１００重量部に対して好ましい下限は０．０１重量部、好ましい上限は１０重量部である。上記光開始剤の含有量が０．０１重量部未満であると、反応が充分に進行しなかったり、遅くなりすぎたりすることがある。上記光開始剤の含有量が１０重量部を超えると、未反応開始剤や開始剤分解副生成物が多くなり、不純物として析出して合成した界面活性剤の界面活性作用を阻害することがある。
上記光開始剤の含有量のより好ましい下限は０．０５重量部、より好ましい上限は１重量部である。
【００３７】
上記非イオン性界面活性剤を製造する方法において、上記疎水セグメントを有する化合物、上記親水セグメントを有する化合物、及び、上記光開始剤を含有する混合物に照射する光としては、３００〜４５０ｎｍの波長及び５０〜２０００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量の光が好適に用いられる。
【００３８】
上記光を照射する光源は特に限定されず、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、エキシマレーザ、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、蛍光灯、太陽光、電子線照射装置等が挙げられる。これらの光源は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。これらの光源は、上記光開始剤の吸収波長に合わせて適宜選択される。
上記光を照射する手順としては、例えば、各種光源の同時照射、時間差をおいての逐次照射、同時照射と逐次照射との組み合わせ照射等が挙げられ、いずれの照射手段を用いてもよい。
【００３９】
上記非イオン性界面活性剤の数平均分子量の好ましい下限は１００、好ましい上限は３０００である。上記数平均分子量が１００未満であると、分子構造的に小さいために、親水基疎水基の分子サイズを大きくすることができず、結果として、界面活性作用を強くできないことがある。上記数平均分子量が３０００を超えると、界面活性作用を発現するために必要な、エマルジョンへの添加量が多大となり、エマルジョンの特性に悪影響を与えることがある。上記数平均分子量のより好ましい下限は２５０、より好ましい上限は１０００である。
なお、本明細書において、上記数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。ＧＰＣによってポリスチレン換算による数平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、Ｓｈｏｄｅｘ ＬＦ−８０４（昭和電工社製）等が挙げられる。
【００４０】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクにおける上記非イオン性界面活性剤の含有量は特に限定されないが、好ましい下限は０．００１重量％、好ましい上限は５重量％である。上記非イオン性界面活性剤の含有量が０．００１重量％未満であると、分散安定効果が低下し、エマルジョンインクが容易に層分離する。
上記非イオン性界面活性剤の含有量が５重量％を超えると、疎水性誘電体層を汚染して、応答速度の低下を引き起こすことがある。上記非イオン性界面活性剤の含有量のより好ましい下限は０．０１重量％、より好ましい上限は１重量％である。
【００４１】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクは、市販の非イオン性界面活性剤を添加してもよい。
【００４２】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを製造する方法は特に限定されず、例えば、キャピラリー流路、ホモジナイザー、ホモミキサー、ディスパー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、マイルダー、アトライター、（超）高圧ホモジナイザー、ナノマイザーシステム、膜乳化装置、マイクロブレイダイザー等を使用する方法が挙げられる。
【００４３】
上記キャピラリー流路を用いた方法では、上記親水性の液体、上記疎水性の液体、及び、上記非イオン性界面活性剤を含有する混合液が、ピンチコックを有するキャピラリー流路に送液される。上記キャピラリー流路を用いた方法によれば、エマルジョンインクを連続的に製造できる。
【００４４】
上記キャピラリー流路を用いた方法では、キャピラリー流路に送液されることで、混合液が分散する。上記キャピラリー流路は狭窄部を有し、通過する溶液に充分なせん断力を加えるだけの大きい圧力勾配を生み出す。上記疎水性の液体を上記親水性の液体中に分散させるのに充分なせん断力を加えるため、上記狭窄部の幅は、１０μｍ未満であることが好ましい。
【００４５】
上記キャピラリー流路における上記狭窄部以外の流路径は０．５ｍｍ未満であることが好ましい。上記狭窄部以外の流路径が０．５ｍｍ以上であると、上記疎水性の液体が充分に分散しない恐れがある。
【００４６】
混合液が上記狭窄部に送られると、少なくとも１ＭＰａの圧力で充分なせん断力が加えられ、上記疎水性の液体が分散する。上記狭窄部は、流路幅を０〜１０μｍの間で自動的に調整するような機構を備えていることが好ましい。
【００４７】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスもまた、本発明の１つである。本発明のエレクトロウェッティングデバイスの一例を模式的に示した断面図を図１に示す。
本発明のエレクトロウェッティングデバイスは、例えば、フルオロポリマー等からなる疎水性中間層２と画素壁３とを有する一方の基板に本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを滴下した後、他方の基板を貼り合わせる方法等を用いることにより製造することができる。疎水性の液体５は、エレクトロウェッティングデバイスの製造時には親水性の液体４中に安定に分散した状態で存在し、製造後に図１に示したように親水性の液体４と分離した層となって疎水性中間層２に均一に付着する。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供することができる。また、本発明によれば、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のエレクトロウェッティングデバイスの一例を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００５１】
（実施例１）
疎水セグメントを有する化合物として（和光純薬工業社製、「ドデシルアクリレート」、ＳＰ値８．３（ＳＭＡＬＬ法による））２４．０４重量部と、親水セグメントを有する化合物として３−メルカプト−１，２−プロパンジオール（和光純薬工業社製、ＳＰ値１３．２）１０．８２重量部と、光開始剤としてイルガキュア１１７３（ＢＡＳＦ社製）０．０５重量部とを混合した。得られた混合物を冷却しながら超音波処理する事により、分散液を得た。この分散液にブラックライトランプ３６５ｎｍ、１ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を３０秒間照射し、下記式（２）で示される界面活性剤（数平均分子量３４８）を作製した。
【００５２】
【化２】
【００５３】
親水性の液体としてエチレングリコール（和光純薬工業社製）６７重量％とグリセリン３３重量％の溶液Ａを作製し、疎水性の顔料混合液体としてアントラキノン顔料５重量％をノルマルデカン（和光純薬工業社製）に溶解した溶液Ｂを作製した。
溶液Ａ１９ｇと溶液Ｂ１ｇをサンプル瓶に入れ、更に、作製した式（２）で示される非イオン性界面活性剤０．１重量部を加え、振とう攪拌した。その後、超音波処理装置（本多電子社製、「超音波洗浄機Ｗ−１１３」）を用いて、氷でサンプル瓶を冷却しながら、３０分間超音波処理した。疎水性液体と親水性液体とは均一に混合し、安定なエマルジョンインクが得られた。
粒度計で測定したところ、平均粒径は１．５μｍであった。
テフロン（登録商標）溶液（デュポン社製、「ＡＦ １６０１ ＳＯＬ ＦＣ」）を透明電極に塗布することによって形成された疎水性中間層を有する基板上にＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）のフォトレジストによって親水性の画素壁として４０μｍの高さのバンプを形成し、疎水性基板を作製した。
バンプを形成したものとは別のＩＴＯガラス基板上に枠を描く様に光硬化性樹脂をディスペンサーで塗布し、シールパターンを形成した。
シールパターンを形成したＩＴＯガラス基板上に、得られたエマルジョンインクを滴下塗布した。次いで、シールパターンを形成したＩＴＯガラス基板と疎水性の中間層を有する基板とを、７６０ｍｍＨｇの雰囲気下でシールパターンを介して貼り合わせた。
貼り合わせた基板に、３６５ｎｍの中心波長を有する超高圧水銀灯によって、１０００ｍＪの光を照射してシール剤を硬化させ、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５４】
（実施例２）
親水セグメントを有する化合物としてドデシルアクリレートの代わりに２−エチルヘキシルアクリレート（和光純薬工業社製、ＳＰ値８．３１）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、下記式（３）で示される非イオン性界面活性剤（数平均分子量２９２）を作製した。
式（２）で示される非イオン性界面活性剤の代わりに、式（３）で示される非イオン性界面活性剤を用いたこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインクを作製した。粒度計で測定したところ、平均粒径は１．７μｍであった。更に、得られたエマルジョンインクを用い、実施例１と同様にして、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５５】
【化３】
【００５６】
（実施例３）
疎水セグメントを有する化合物としてドデシルアクリレート の代わりにｎ−ブチルアクリレート（和光純薬工業社製、ＳＰ値８．６）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、下記式（４）で示される非イオン性界面活性剤（数平均分子量２５６）を作製した。
式（２）で示される非イオン性界面活性剤の代わりに、式（４）で示される非イオン性界面活性剤を用いたこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインクを作成した。粒度計で測定したところ、平均粒径は１．９μｍであった。更に、得られたエマルジョンインクを用い、実施例１と同様にして、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５７】
【化４】
【００５８】
（比較例１）
式（２）で示される非イオン性界面活性剤を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインク及びエレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５９】
（比較例２）
式（２）で示される非イオン性界面活性剤を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインクを作製し、エレクトロウェッティングデバイスの作製直前までエマルジョンインクを−１５℃の低温で貯蔵したこと以外は実施例１と同様にして、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００６０】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られたエマルジョンインク及びエレクトロウェッティングデバイスについて以下の評価を行った。結果を表１に示した。
【００６１】
（分散安定性）
実施例及び比較例で作製したエマルジョンインクについて、作製後、親水性の液体と疎水性の液体が層分離するまでの時間を測定した。層分離するまでの時間が３時間以上である場合を「○」、層分離するまでの時間が３時間未満である場合を「×」として評価した。
【００６２】
（疎水性の液体層のムラ）
実施例及び比較例で作製したエレクトロウェッティングデバイスを目視で確認し、疎水性の液体層が均一に形成できていた場合を「◎」、ほとんどムラのない場合を「○」、少しのムラが確認できた場合を「△」、はっきりとムラが確認できた場合を「×」として評価した。
【００６３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供することができる。また、本発明によれば、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 基板
２ 疎水性中間層
３ 画素壁
４ 親水性の液体
５ 疎水性の液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクに関する。また、本発明は、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
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デバイスが注目されている。通常、エレクトロウェッティングディスプレイは画素ピクセル中に親水性の液体と疎水性の液体とを有し、該親水性の液体と誘電率の高い疎水性界面とが電界によって電気二重層を形成するため、該疎水性の液体が該疎水性界面からはじき出されるという特性があり、結果として電解によりそのオイル層が移動するという特性を利用して表示装置等に用いられる。
【０００３】
特許文献１には、エレクトロウェッティングデバイスの製造に好適な、基板の表面に疎水性の液体の層を形成する方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法において、当初、基板表面は親水性の液体の層で覆われている。親水性の液体の層の内部かつ基板表面の上部に、ディスペンサーの開口部が配置され、該ディスペンサーに疎水性の液体が充填され、疎水性の液体の液滴がディスペンサーの開口部と基板表面との間に形成される。基板表面は疎水性の第一領域を有し、各第一領域は、親水性の第二領域（画素壁）に囲まれている。基板表面に沿ってディスペンサーを移動させると、疎水性の液体の液滴が第一領域に引き込まれ、第一領域に接していた親水性の液体は疎水性の液体の層に置換され、第二領域に接していた親水性の液体はそのまま残る。
【０００４】
特許文献１に開示された方法では、エレクトロウェッティングデバイスに充填する目的で開発された処理装置が必要となる。また、これらの方法は比較的時間がかかるため、大型基板への適用が難しいという問題があった。更に、疎水性の液体の層を形成した後、カバーガラスの貼り合わせを液中で行うことになるため、生産性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０５／０９８７９７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供することを目的とする。また、本発明は、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクであって、疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有し、上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差が４以上であるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクである。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者は、親水性の液体中と疎水性の液体とを、真空中でパネル内に注入したり（真空注入法）、一方の基板に滴下した後他方の基板と貼り合わせたりする（滴下工法）ことによってエレクトロウェッティングデバイスを製造することを検討した。しかしながら、親水性の液体と疎水性の液体とを別々に注入したり滴下したりすると、疎水性の液体が凝集してしまいムラが発生するという問題があった。そこで本発明者は、親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエマルジョンインクを用いることを検討した。
真空注入法や滴下工法によってエレクトロウェッティングデバイスを製造する場合、疎水性の液体のムラを防止するため、エマルジョンインクにおける疎水性の液体は、製造時には親水性の液体中に安定に分散した状態で存在し、製造後に親水性の液体と分離した層となることが求められる。本発明者は、エマルジョンインクにおける疎水性の液体の分散性を、エレクトロウェッティングデバイスの製造時は安定に分散し、製造後に層として分離する程度にするために、エマルジョンインク中に界面活性剤を配合することを考えた。しかしながら、通常の界面活性剤では、疎水性の液体の分散性を求めるものとすることができなかったり、エレクトロウェッティングデバイスの疎水性中間層を汚染したりするという問題があった。
そこで本発明者は、界面活性剤として疎水性の高い化合物と非イオン性でありかつ親水性の高い化合物とからなるものを用いることにより、エマルジョンインクにおける疎水性の液体の分散性を、エレクトロウェッティングデバイスの製造に適したものとできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクは、親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなる。
【００１０】
上記親水性の液体は特に限定されず、例えば、水や、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム等の電解質の水溶液や、メチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール、グリセリン等の低分子量のアルコール等が挙げられる。これらの親水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
上記疎水性の液体は特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンやシクロアルカン、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。これらの疎水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１２】
上記疎水性の液体は、染料及び／又は顔料を含有して着色したものであることが好ましい。
上記染料又は上記顔料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類の有機系等、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性の液体に溶解するが、親水性の液体に溶解しないものである必要があり、適宜表面を疎水性処理されたものが用いられる。
【００１３】
上記疎水性の液体中における上記染料及び／又は顔料の含有量は特に限定されないが、好ましい下限は０．５重量％、好ましい上限は２０重量％である。上記染料及び／又は顔料の含有量が０．５重量％未満であると、得られるエレクトロウェッティングディスプレイがコントラスト不足となり、表示性能に劣るものとなることがある。上記染料及び／又は顔料の含有量が２０重量％を超えると、溶液の流動性が低下して、駆動速度が遅くなることがある。
上記染料及び／又は顔料の含有量のより好ましい下限は１重量％、より好ましい上限は１０重量％である。
【００１４】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク中における上記親水性の液体と上記疎水性の液体との割合は、具体的な用途、例えば、画素解像度やセルギャップ距離といったディスプレイのパラメータに応じて調整され、得られるエレクトロウェッティングデバイスにおける疎水性の液体層を所定の厚さにできる。
【００１５】
上記エマルジョンインク中おける上記疎水性の液体の液滴径は特に限定されないが、好ましい下限は０．０５μｍ、好ましい上限は１０μｍである。上記疎水性の液体の液滴径が０．０５μｍ未満であると、基板の疎水性の領域における吸着性に劣るものとなることがある。また、疎水性液体に含有される着色材が析出する。記疎水性の液体の液滴径が１０μｍを超えると、注入や貼り合わせと同時に、疎水性粒子が相分離し、基板の疎水性の領域における吸着が不均一になることがある。上記疎水性の液体の液滴径のより好ましい下限は１μｍ、より好ましい上限は５μｍである。
【００１６】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク中おける上記疎水性の液体の液滴のＣＶ値は特に限定されないが、好ましい上限は１０％である。上記疎水性の液体の液滴のＣＶ値が１０％を超えると、基板の疎水性の領域における吸着が不均一になることがある。
なお、本明細書において上記ＣＶ値は、（σ／Ｄｎ）×１００で定義され、式中、σは粒径の標準偏差を表し、Ｄｎは平均液滴径を表す。また、上記標準偏差及び上記液滴径は、例えば、顕微鏡で１００液滴を測定するか、又は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＺＥＴＡＳＩＺＥＲ ＮａｎｏシリーズＮａｎｏ−ＺＳを用いた動的光散乱法により測定することができる。
【００１７】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクは、疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有する。
上記疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有することにより、得られるエマルジョンインクにおける疎水性の液体の分散性を、エレクトロウェッティングデバイスの製造に適したものとすることができる。
【００１８】
前記疎水セグメントを有する化合物と前記親水セグメントを有する化合物とは、光エンチオール反応によって反応させて目的の非イオン性界面活性剤を製造することができる。上記光エンチオール反応では、光を照射することでラジカル化した光開始剤（Ｉ・）が、チオール基を有する化合物の水素を引き抜くことでチイルラジカル（ＲＳ・）を生成し（下記式（１−１）、（１−２））、生成したチイルラジカルが不飽和結合を有する化合物と反応して得られたラジカルがチオール基を有する化合物の水素を引き抜くことで目的の化合物を得ることができる（下記式（１−３）、（１−４））。
【００１９】
【化１】
【００２０】
上記非イオン性界面活性剤を光エンチオール反応によって製造する場合、上記疎水セグメントを有する化合物、上記親水セグメントを有する化合物、及び、光開始剤を含有する混合物に光を照射する工程を行う。
上記疎水セグメントを有する化合物と上記親水セグメントを有する化合物とは、一方がチオール基又は不飽和結合を１分子中に１つのみ有し、かつ、他方が一方の有するチオール基と反応しうる不飽和結合又は一方の有する不飽和結合と反応しうるチオール基を１分子中に１つ以上有するものとなる。
【００２１】
上記疎水セグメントは特に限定されず、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基やイソアルキル基、フェニル基、シクロアルカン基、イソアルキル基、フルオロアルキル基等が挙げられる。なお、分子中に疎水セグメントと不飽和結合とを有する化合物における不飽和結合とは、上記疎水セグメントを含まない。
【００２２】
疎水セグメントと１分子中に１つのチオール基とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ブチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、デシルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、ミリスチルメルカプタン、パルミチルメルカプタン、ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン等が挙げられる。
また、疎水セグメントとチオール基とがエステル結合、アミド結合、ウレタン結合等の種々の化学結合で結合された化合物も用いることができる。具体的には例えば、チオグリコール酸オクチル、チオグリコール酸メトキシブチル、メルカプロプロピオン酸オクチル、メルカパプトプロピオン酸トリデシル、トリメチールプロパントリスチオプロピオネート、２−メルカプトエチルオクタン酸エステル等が挙げられる。
【００２３】
上記親水セグメントを有する化合物が不飽和結合を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記疎水セグメントを有する化合物はチオール基を１分子中に２つ以上有していてもよい。疎水セグメントと１分子中に２つ以上のチオール基とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ブタンジオールビスチオグリコレート、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオプロピロネート、１，１０−デカンジチオール、１，１１−ウンデカンビスチオール、１，１２−ドデカンビスチオール、２，２’−ジメルカプトジエチルスフフィド、ｐ−キシレンジチオール、ｍ−キシレンジチオール、チオ安息香酸等が挙げられる。
【００２４】
疎水セグメントと１分子中に１つの不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸イソオクチル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸イソノニル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ミリスチル、（メタ）アクリル酸パルミチル、（メタ）アクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸アルキルや、（メタ）アクリル酸イソボルニル等が挙げられる。
なお、本明細書において上記（メタ）アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
【００２５】
上記親水セグメントを有する化合物がチオール基を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記疎水セグメントを有する化合物は不飽和結合を１分子中に２つ以上有していてもよい。疎水セグメントと１分子中に２つ以上の不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ビス（メタ）アクリル酸１，９−ノナンジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，１０−デカンジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，１１−ウンデカンジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，１２−ドデカンジイル等が挙げられる。プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、プロポキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート等が挙げられる。
【００２６】
上記非イオン性の親水セグメントは特に限定されず、例えば、ヒドロキシル基、アミド基、エーテル基、エステル基、アセトキシ基、ヒドロキシシリル基等が挙げられる。
なお、親水セグメントとチオール基とを有する化合物におけるチオール基は上記親水セグメントには含まない。
【００２７】
非イオン性の親水セグメントと１分子中に１つのチオール基とを有する化合物は特に限定されず、たとえば、チオグリコール酸、メルカプトプロパンジオール（チオグリセロール）、チオグリコール酸モノエタノールアミン、２−メルカプトエタノール、４−アミノチフェノール、チオグリセロール等が挙げられる。
【００２８】
上記疎水セグメントを有する化合物が不飽和結合を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記親水セグメントを有する化合物はチオール基を１分子中に２つ以上有していてもよい。親水セグメントと１分子中に２つ以上のチオール基とを有する化合物は特に限定されず、例えば、２，２’−ジチオビスエタノール、２，２’−［２−（ジメチルアミノ）エチル］イミノビス（エタンチオール）、１，２−ビス（メチルアミノ）エタン−１，２−ビスチオール等が挙げられる。
【００２９】
親水セグメントと１分子中に１つの不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸２，３−ジヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸グルコシル等が挙げられる。
【００３０】
上記疎水セグメントを有する化合物がチオール基を１分子中に１つのみ有するものである場合、上記親水セグメントを有する化合物は不飽和結合を１分子中に２つ以上有していてもよい。親水セグメントと１分子中に２つ以上の不飽和結合とを有する化合物は特に限定されず、例えば、ビス（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−２−（ヒドロキシメチル）プロパン−１，３−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸１−（１，２−ジヒドロキシエチル）エタン−１，２−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−３−（ヒドロキシメチル）プロパン−１，３−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸２，３−ジヒドロキシブタン−１，４−ジイル、ビス（メタ）アクリル酸１，２−ビス（ヒドロキシメチル）エチレン、ビスアクリル酸１，１−ビス（ヒドロキシメチル）エチレン、酒石酸ジアリル等が挙げられる。
【００３１】
上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値の好ましい下限は４．５以上、好ましい上限は９以下である。上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値が４．５未満であると、親水性セグメントを有する化合物との分散混合できなくなり、反応が進まないことがある。上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値が９を超えると、エレクトロウェッティングの電解質に溶解し、表示の応答速度を低下させることがある。
上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値のより好ましい下限は５、より好ましい上限は８．５である。
なお、本明細書において上記ＳＰ値とは溶解度パラメータを意味し、例えば、δ２＝ΣＥ／ΣＶの式により得ることができる。ここで、δはＳＰ値、Ｅは蒸発エネルギー、Ｖはモル体積を示す。
【００３２】
上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値の好ましい下限は１２、好ましい上限は１５である。上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値が１２未満であると、エマルジョンインクの分散性が低下して析出することがある。上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値が１５を超えると、やはり分散性が低下して析出する。ことがある。上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値のより好ましい下限は１２．５、より好ましい上限は１４である。
【００３３】
上記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と、上記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差（以下、ＳＰ値の差ともいう）は４以上である。上記ＳＰ値の差が４未満であると、界面活性作用が低下して、エマルジョンとしての安定性が低下し、相分離が容易に起こる。
【００３４】
上記光開始剤は、ノリッシュＩ型光開始剤であることが好ましい。上記ノリッシュＩ型光開始剤は、光を照射することで単分子結合開裂して反応を開始させるラジカルを発生する化合物である。
【００３５】
上記ノリッシュＩ型光開始剤は特に限定されず、例えば、ベンゾイン誘導体、メチロールベンゾイン、４−ベンゾイル−１，３−ジオキソラン誘導体、ベンジルケタール、α，α−ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキシド、ビスアシルホスフィンオキシド、アシルホスフィンスルフィド、ハロゲン化アセトフェノン誘導体等が挙げられる。
【００３６】
上記光開始剤の含有量は特に限定されないが、上記疎水セグメントを有する化合物と上記親水セグメントを有する化合物との合計１００重量部に対して好ましい下限は０．０１重量部、好ましい上限は１０重量部である。上記光開始剤の含有量が０．０１重量部未満であると、反応が充分に進行しなかったり、遅くなりすぎたりすることがある。上記光開始剤の含有量が１０重量部を超えると、未反応開始剤や開始剤分解副生成物が多くなり、不純物として析出して合成した界面活性剤の界面活性作用を阻害することがある。
上記光開始剤の含有量のより好ましい下限は０．０５重量部、より好ましい上限は１重量部である。
【００３７】
上記非イオン性界面活性剤を製造する方法において、上記疎水セグメントを有する化合物、上記親水セグメントを有する化合物、及び、上記光開始剤を含有する混合物に照射する光としては、３００〜４５０ｎｍの波長及び５０〜２０００ｍＪ／ｃｍ２の積算光量の光が好適に用いられる。
【００３８】
上記光を照射する光源は特に限定されず、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、エキシマレーザ、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、蛍光灯、太陽光、電子線照射装置等が挙げられる。これらの光源は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。これらの光源は、上記光開始剤の吸収波長に合わせて適宜選択される。
上記光を照射する手順としては、例えば、各種光源の同時照射、時間差をおいての逐次照射、同時照射と逐次照射との組み合わせ照射等が挙げられ、いずれの照射手段を用いてもよい。
【００３９】
上記非イオン性界面活性剤の数平均分子量の好ましい下限は１００、好ましい上限は３０００である。上記数平均分子量が１００未満であると、分子構造的に小さいために、親水基疎水基の分子サイズを大きくすることができず、結果として、界面活性作用を強くできないことがある。上記数平均分子量が３０００を超えると、界面活性作用を発現するために必要な、エマルジョンへの添加量が多大となり、エマルジョンの特性に悪影響を与えることがある。上記数平均分子量のより好ましい下限は２５０、より好ましい上限は１０００である。
なお、本明細書において、上記数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。ＧＰＣによってポリスチレン換算による数平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、Ｓｈｏｄｅｘ ＬＦ−８０４（昭和電工社製）等が挙げられる。
【００４０】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクにおける上記非イオン性界面活性剤の含有量は特に限定されないが、好ましい下限は０．００１重量％、好ましい上限は５重量％である。上記非イオン性界面活性剤の含有量が０．００１重量％未満であると、分散安定効果が低下し、エマルジョンインクが容易に層分離する。
上記非イオン性界面活性剤の含有量が５重量％を超えると、疎水性誘電体層を汚染して、応答速度の低下を引き起こすことがある。上記非イオン性界面活性剤の含有量のより好ましい下限は０．０１重量％、より好ましい上限は１重量％である。
【００４１】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクは、市販の非イオン性界面活性剤を添加してもよい。
【００４２】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを製造する方法は特に限定されず、例えば、キャピラリー流路、ホモジナイザー、ホモミキサー、ディスパー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、マイルダー、アトライター、（超）高圧ホモジナイザー、ナノマイザーシステム、膜乳化装置、マイクロブレイダイザー等を使用する方法が挙げられる。
【００４３】
上記キャピラリー流路を用いた方法では、上記親水性の液体、上記疎水性の液体、及び、上記非イオン性界面活性剤を含有する混合液が、ピンチコックを有するキャピラリー流路に送液される。上記キャピラリー流路を用いた方法によれば、エマルジョンインクを連続的に製造できる。
【００４４】
上記キャピラリー流路を用いた方法では、キャピラリー流路に送液されることで、混合液が分散する。上記キャピラリー流路は狭窄部を有し、通過する溶液に充分なせん断力を加えるだけの大きい圧力勾配を生み出す。上記疎水性の液体を上記親水性の液体中に分散させるのに充分なせん断力を加えるため、上記狭窄部の幅は、１０μｍ未満であることが好ましい。
【００４５】
上記キャピラリー流路における上記狭窄部以外の流路径は０．５ｍｍ未満であることが好ましい。上記狭窄部以外の流路径が０．５ｍｍ以上であると、上記疎水性の液体が充分に分散しない恐れがある。
【００４６】
混合液が上記狭窄部に送られると、少なくとも１ＭＰａの圧力で充分なせん断力が加えられ、上記疎水性の液体が分散する。上記狭窄部は、流路幅を０〜１０μｍの間で自動的に調整するような機構を備えていることが好ましい。
【００４７】
本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスもまた、本発明の１つである。本発明のエレクトロウェッティングデバイスの一例を模式的に示した断面図を図１に示す。
本発明のエレクトロウェッティングデバイスは、例えば、フルオロポリマー等からなる疎水性中間層２と画素壁３とを有する一方の基板に本発明のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを滴下した後、他方の基板を貼り合わせる方法等を用いることにより製造することができる。疎水性の液体５は、エレクトロウェッティングデバイスの製造時には親水性の液体４中に安定に分散した状態で存在し、製造後に図１に示したように親水性の液体４と分離した層となって疎水性中間層２に均一に付着する。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供することができる。また、本発明によれば、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のエレクトロウェッティングデバイスの一例を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００５１】
（実施例１）
疎水セグメントを有する化合物として（和光純薬工業社製、「ドデシルアクリレート」、ＳＰ値８．３（ＳＭＡＬＬ法による））２４．０４重量部と、親水セグメントを有する化合物として３−メルカプト−１，２−プロパンジオール（和光純薬工業社製、ＳＰ値１３．２）１０．８２重量部と、光開始剤としてイルガキュア１１７３（ＢＡＳＦ社製）０．０５重量部とを混合した。得られた混合物を冷却しながら超音波処理する事により、分散液を得た。この分散液にブラックライトランプ３６５ｎｍ、１ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を３０秒間照射し、下記式（２）で示される界面活性剤（数平均分子量３４８）を作製した。
【００５２】
【化２】
【００５３】
親水性の液体としてエチレングリコール（和光純薬工業社製）６７重量％とグリセリン３３重量％の溶液Ａを作製し、疎水性の顔料混合液体としてアントラキノン顔料５重量％をノルマルデカン（和光純薬工業社製）に溶解した溶液Ｂを作製した。
溶液Ａ１９ｇと溶液Ｂ１ｇをサンプル瓶に入れ、更に、作製した式（２）で示される非イオン性界面活性剤０．１重量部を加え、振とう攪拌した。その後、超音波処理装置（本多電子社製、「超音波洗浄機Ｗ−１１３」）を用いて、氷でサンプル瓶を冷却しながら、３０分間超音波処理した。疎水性液体と親水性液体とは均一に混合し、安定なエマルジョンインクが得られた。
粒度計で測定したところ、平均粒径は１．５μｍであった。
テフロン（登録商標）溶液（デュポン社製、「ＡＦ １６０１ ＳＯＬ ＦＣ」）を透明電極に塗布することによって形成された疎水性中間層を有する基板上にＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）のフォトレジストによって親水性の画素壁として４０μｍの高さのバンプを形成し、疎水性基板を作製した。
バンプを形成したものとは別のＩＴＯガラス基板上に枠を描く様に光硬化性樹脂をディスペンサーで塗布し、シールパターンを形成した。
シールパターンを形成したＩＴＯガラス基板上に、得られたエマルジョンインクを滴下塗布した。次いで、シールパターンを形成したＩＴＯガラス基板と疎水性の中間層を有する基板とを、７６０ｍｍＨｇの雰囲気下でシールパターンを介して貼り合わせた。
貼り合わせた基板に、３６５ｎｍの中心波長を有する超高圧水銀灯によって、１０００ｍＪの光を照射してシール剤を硬化させ、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５４】
（実施例２）
親水セグメントを有する化合物としてドデシルアクリレートの代わりに２−エチルヘキシルアクリレート（和光純薬工業社製、ＳＰ値８．３１）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、下記式（３）で示される非イオン性界面活性剤（数平均分子量２９２）を作製した。
式（２）で示される非イオン性界面活性剤の代わりに、式（３）で示される非イオン性界面活性剤を用いたこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインクを作製した。粒度計で測定したところ、平均粒径は１．７μｍであった。更に、得られたエマルジョンインクを用い、実施例１と同様にして、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５５】
【化３】
【００５６】
（実施例３）
疎水セグメントを有する化合物としてドデシルアクリレート の代わりにｎ−ブチルアクリレート（和光純薬工業社製、ＳＰ値８．６）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、下記式（４）で示される非イオン性界面活性剤（数平均分子量２５６）を作製した。
式（２）で示される非イオン性界面活性剤の代わりに、式（４）で示される非イオン性界面活性剤を用いたこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインクを作成した。粒度計で測定したところ、平均粒径は１．９μｍであった。更に、得られたエマルジョンインクを用い、実施例１と同様にして、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５７】
【化４】
【００５８】
（比較例１）
式（２）で示される非イオン性界面活性剤を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインク及びエレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００５９】
（比較例２）
式（２）で示される非イオン性界面活性剤を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、エマルジョンインクを作製し、エレクトロウェッティングデバイスの作製直前までエマルジョンインクを−１５℃の低温で貯蔵したこと以外は実施例１と同様にして、エレクトロウェッティングデバイスを作製した。
【００６０】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られたエマルジョンインク及びエレクトロウェッティングデバイスについて以下の評価を行った。結果を表１に示した。
【００６１】
（分散安定性）
実施例及び比較例で作製したエマルジョンインクについて、作製後、親水性の液体と疎水性の液体が層分離するまでの時間を測定した。層分離するまでの時間が３時間以上である場合を「○」、層分離するまでの時間が３時間未満である場合を「×」として評価した。
【００６２】
（疎水性の液体層のムラ）
実施例及び比較例で作製したエレクトロウェッティングデバイスを目視で確認し、疎水性の液体層が均一に形成できていた場合を「◎」、ほとんどムラのない場合を「○」、少しのムラが確認できた場合を「△」、はっきりとムラが確認できた場合を「×」として評価した。
【００６３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、高品質なエレクトロウェッティングデバイスを容易に製造することを可能とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを提供することができる。また、本発明によれば、該エレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなるエレクトロウェッティングデバイスを提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 基板
２ 疎水性中間層
３ 画素壁
４ 親水性の液体
５ 疎水性の液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクであって、
疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有し、
前記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と前記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差が４以上である
ことを特徴とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク。
【請求項２】
非イオン性界面活性剤の含有量が０．００１重量％〜５重量％であることを特徴とする請求項１記載のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなることを特徴とするエレクトロウェッティングデバイス。
【請求項１】
親水性の液体中に疎水性の液体が分散してなるエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクであって、
疎水セグメントを有する化合物と親水セグメントを有する化合物とからなる非イオン性界面活性剤を含有し、
前記疎水セグメントを有する化合物のＳＰ値と前記親水セグメントを有する化合物のＳＰ値との差が４以上である
ことを特徴とするエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク。
【請求項２】
非イオン性界面活性剤の含有量が０．００１重量％〜５重量％であることを特徴とする請求項１記載のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインク。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエレクトロウェッティングデバイス用エマルジョンインクを用いてなることを特徴とするエレクトロウェッティングデバイス。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−６８５０７（Ｐ２０１２−６８５０７Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４１４４（Ｐ２０１０−２１４１４４）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【出願人】（５０６２５５６６９）サムスン エルシーディー ネザーランズ アール アンド ディー センター ビー．ブイ． (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【出願人】（５０６２５５６６９）サムスン エルシーディー ネザーランズ アール アンド ディー センター ビー．ブイ． (12)
【Ｆターム（参考）】
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