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特開2024-123769電場応答性粒子及びその製造方法、並びに電気泳動用媒体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123769
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】電場応答性粒子及びその製造方法、並びに電気泳動用媒体
(51)【国際特許分類】
G02F 1/167 20190101AFI20240905BHJP
C09C 1/48 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
G02F1/167
C09C1/48
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023031431
(22)【出願日】2023-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】304021831
【氏名又は名称】国立大学法人千葉大学
(71)【出願人】
【識別番号】303018827
【氏名又は名称】Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100183955
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 悟郎
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100180334
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 洋美
(74)【代理人】
【識別番号】100177149
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 浩義
(74)【代理人】
【識別番号】100174067
【弁理士】
【氏名又は名称】湯浅 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100136342
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 成美
(72)【発明者】
【氏名】谷口 竜王
(72)【発明者】
【氏名】ラウ チー イー
(72)【発明者】
【氏名】岡本 守
(72)【発明者】
【氏名】植山 洋
(72)【発明者】
【氏名】田邉 浩
【テーマコード（参考）】
2K101
4J037
【Ｆターム（参考）】
2K101AA04
2K101BA02
2K101BB05
2K101BB06
2K101BB34
2K101BC02
2K101BC23
2K101BC41
2K101BE07
2K101BE09
2K101BE32
2K101BE41
2K101EC02
2K101EE02
2K101EK12
4J037AA02
4J037CC13
4J037CC16
4J037FF11
(57)【要約】
【課題】電場応答性粒子及びその製造方法と、電場応答性粒子を含む電気泳動用媒体とを提供する。
【解決手段】
電場応答性粒子１０は、カーボンブラックからなる芯材１１と、芯材１１の表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマー２１と、を備える。正電荷を有する官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩であり、電場応答性粒子１０は、液体媒体中において正電荷に帯電する。
【選択図】図２
【解決手段】
電場応答性粒子１０は、カーボンブラックからなる芯材１１と、芯材１１の表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマー２１と、を備える。正電荷を有する官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩であり、電場応答性粒子１０は、液体媒体中において正電荷に帯電する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電場応答性粒子は、
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマー を備え、
前記第１ポリマーに含まれる前記官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩であり、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する、電場応答性粒子。
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマー を備え、
前記第１ポリマーに含まれる前記官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩であり、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する、電場応答性粒子。
【請求項2】
前記第１ポリマーは、アゾ基を介して、前記カーボンブラックの表面に結合される、請求項１に記載の電場応答性粒子。
【請求項3】
前記電場応答性粒子は、動的光散乱法による平均粒径が１ｎｍ～１０μｍであり、多分散度多分散指数が０．３以下である、請求項１に記載の電場応答性粒子。
【請求項4】
電場応答性粒子は、
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において負電荷に帯電する、電場応答性粒子。
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において負電荷に帯電する、電場応答性粒子。
【請求項5】
前記第１ポリマーに含まれる前記官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩である、請求項４に記載の電場応答性粒子。
【請求項6】
前記第１ポリマーは、アゾ基を介して、前記カーボンブラックの表面に結合される、請求項４に記載の電場応答性粒子。
【請求項7】
前記第２ポリマーに含まれる前記官能基は、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基、又はこれらの塩である、請求項４に記載の電場応答性粒子。
【請求項8】
電場応答性粒子は、
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、
前記第２ポリマーに対して積層され、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記第３ポリマーは前記第２ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する、電場応答性粒子。
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、
前記第２ポリマーに対して積層され、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記第３ポリマーは前記第２ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する、電場応答性粒子。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電場応答性粒子と、
前記電場応答性粒子が分散される溶媒と、を含む、電気泳動用媒体。
前記電場応答性粒子が分散される溶媒と、を含む、電気泳動用媒体。
【請求項10】
液体媒体中において正電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行う、電場応答性粒子の製造方法。
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行う、電場応答性粒子の製造方法。
【請求項11】
液体媒体中において負電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程を更に含む、電場応答性粒子の製造方法。
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程を更に含む、電場応答性粒子の製造方法。
【請求項12】
液体媒体中において正電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程と、
前記第２ポリマーに対して、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーを静電的に吸着させる工程と、を更に含む、電場応答性粒子の製造方法。
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程と、
前記第２ポリマーに対して、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーを静電的に吸着させる工程と、を更に含む、電場応答性粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電場応答性粒子及びその製造方法、並びに電気泳動用媒体に関する。
【背景技術】
【0002】
銀行ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）などの産業機器では操作パネルの背後からの覗き見（ショルダーハッキング）防止に対して高い関心が寄せられてきた。近年、ノートパソコン、スマートフォン、及びタブレット等の携帯型端末が普及し、プライバシー保護の観点からも覗き見対策への要望が高まっている。
【0003】
現在までに開発されている覗き見対策技術としては、視野角の制限技術を基盤としていくつかの手法が提案されている。例えば、液晶ディスプレイそのものを新たに設計する方法では、スイッチ液晶層を液晶メインパネル上部へ配置する。この方法では、スイッチ液晶層のオン／オフの切り替えが可能であるが、遮蔽性は必ずしも高くない。一方、比較的安価な製品としては、遮光部がマイクロルーバー状に配列されたフィルムがある。このフィルムでは、遮蔽性に優れるが、遮蔽が不要な場合には、フィルムを脱着することが必要となる。このため、遮蔽機能のオン／オフの切り替えが可能であり、遮蔽性に優れたプライバシーフィルタを実現することが期待されている。
【0004】
ここで、カーボンブラックは優れた遮光性及び耐熱性を有し、優れた黒色であるため、電気泳動粒子としてプライバシーフィルタへ利用することが期待される。しかし、カーボンブラック単体では、電気的に中性であるため、電場応答性を発揮することが困難である。
【0005】
また、オン／オフ切り替え可能で遮光性に優れたプライバシーフィルタの実現において、重要な役割を担っているのはカーボンブラック分散体である。しかし、カーボンブラック分散体では、カーボンブラックは凝集性が高く、各種溶媒中における分散安定性が必ずしも高くないという課題がある。更に、カーボンブラックに電気泳動性を付与するためには、電荷の導入量を増大させなければならないという課題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Advances in Polymer Technology, 2021, 2021, 1-11
【非特許文献2】Journal of Materials Chemistry A, 2014,2, 16039-16050
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
カーボンブラック表面への高分子鎖を導入する方法としては、例えば、非特許文献１では、ポリドーパミンによりカーボンブラックを被覆した後に原子移動ラジカル重合を行う方法が、非特許文献２では、カーボンブラック表面を酸化した後に原子移動ラジカル重合を行う方法が、それぞれ報告されている。しかし、これらの方法では、カーボンブラックの電場応答性の評価には至っていない。
【0008】
このように、カーボンブラックに電荷導入させた電場応答性を有するカーボンブラックが求められている。
【0009】
また、プライバシーフィルタ以外にも、電子ペーパーのような装置でも、同様にカーボンブラックを用いた電場応答性粒子が求められている。
【0010】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、電場応答性粒子及びその製造方法と、電場応答性粒子を含む電気泳動用媒体と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】
【0011】
本開示の第１の実施態様に係る電場応答性粒子は、
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマー を備え、
前記第１ポリマーに含まれる前記官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩であり、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する。
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマー を備え、
前記第１ポリマーに含まれる前記官能基は、第四級アンモニウム基又はその塩であり、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する。
【0012】
本開示の第２の実施態様に係る電場応答性粒子は、
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において負電荷に帯電する。
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において負電荷に帯電する。
【0013】
本開示の第３の実施態様に係る電場応答性粒子は、
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、
前記第２ポリマーに対して積層され、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記第３ポリマーは前記第２ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する。
カーボンブラックと、
前記カーボンブラックの表面に結合され、正電荷を有する官能基を含む第１ポリマーと、
前記第１ポリマーに対して積層され、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーと、
前記第２ポリマーに対して積層され、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーと、を備え、
前記第２ポリマーは前記第１ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記第３ポリマーは前記第２ポリマーに対して静電的に吸着されており、
前記電場応答性粒子は、液体媒体中において正電荷に帯電する。
【0014】
本開示の第４の実施態様に係る電気泳動用媒体は、第１の実施態様～第３の実施態様のいずれかに係る電場応答粒子と、
前記電場応答性粒子が分散される溶媒と、を含む。
前記電場応答性粒子が分散される溶媒と、を含む。
【0015】
本開示の第５の実施態様に係る電場応答性粒子の製造方法は、
液体媒体中において正電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行う。
液体媒体中において正電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行う。
【0016】
本開示の第６の実施態様に係る電場応答性粒子の製造方法は、
液体媒体中において負電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程を更に含む。
液体媒体中において負電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程を更に含む。
【0017】
本開示の第７の実施態様に係る電場応答性粒子の製造方法は、
液体媒体中において正電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程と、
前記第２ポリマーに対して、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーを静電的に吸着させる工程と、を更に含む。
液体媒体中において正電荷に帯電する電場応答性粒子の製造方法であって、
ニトロ基を含む重合開始基に単量体を重合させ、ニトロ基を含む第１ポリマーを形成する重合工程と、
前記第１ポリマーに含まれるニトロ基をアミノ基に変換する変換工程と、
ジアゾカップリングにより、アミノ基を有する前記第１ポリマーをカーボンブラック表面に結合させる結合工程と、
を含み、
前記重合工程で、第四級アンモニウム基を有する単量体を用いて前記第１ポリマーを重合する、又は、
前記重合工程で、アミノ基を含む単量体を用いて前記第１ポリマーを重合し、且つ、前記結合工程後に、ハロゲン化アルキルを用いて前記第１ポリマーに含まれるアミノ基を第四級アンモニウム基とする四級化工程を更に行い、
前記カーボンブラック表面に結合され、第四級アンモニウム基を有する前記第１ポリマーに対して、負電荷を有する官能基を含む第２ポリマーを静電的に吸着させる工程と、
前記第２ポリマーに対して、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマーを静電的に吸着させる工程と、を更に含む。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、電場応答性粒子及びその製造方法と、電場応答性粒子を含む電気泳動用媒体とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】実施形態１に係る電場応答性粒子の構造を模式的に示す図である。
【図2】実施形態１に係る電場応答性粒子の表面を模式的に示す図である。
【図3】電場応答性粒子を含む電気泳動用媒体を用いたアクティブルーバーの構造を模式的に示す図である。
【図4】実施形態１に係る電場応答性粒子の製造プロセスを模式的に示す図である。
【図5】実施形態２に係る電場応答性粒子の構造を模式的に示す図である。
【図6】実施形態２に係る電場応答性粒子の表面を模式的に示す図である。
【図7】実施形態２に係る電場応答性粒子の製造プロセスを模式的に示す図である。
【図8】実施形態３に係る電場応答性粒子の構造を模式的に示す図である。
【図9】実施形態３に係る電場応答性粒子の表面を模式的に示す図である。
【図10】実施例における電場応答性粒子が電極間で分散又は凝集する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照し、本実施形態に係る電場応答性粒子及びその製造方法、並びに電場応答性粒子を含む電気泳動用媒体を説明する。
【0021】
（実施形態１）
本実施形態に係る電場応答性粒子１０は、図１に示すように、芯材１１と、芯材１１上に設けられた第１ポリマー２１から形成される第１の層１２を備える。図２に模式的に示すように、芯材１１は、カーボンブラックであり、第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基を有するポリマーである。第１ポリマー２１が正電荷の官能基を有することから、電場応答性粒子１０は、液体媒体中において、最表層に位置する第１の層１２が全体として正電荷を帯び、電場応答性粒子１０の表面電荷が正となる。これにより、電場応答性粒子１０は、液体媒体中において、電場に応答する性質を有する。本実施形態で、電場応答性とは、電圧の印加のオン・オフにより分散又は凝集と変化する性質を示す。
本実施形態に係る電場応答性粒子１０は、図１に示すように、芯材１１と、芯材１１上に設けられた第１ポリマー２１から形成される第１の層１２を備える。図２に模式的に示すように、芯材１１は、カーボンブラックであり、第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基を有するポリマーである。第１ポリマー２１が正電荷の官能基を有することから、電場応答性粒子１０は、液体媒体中において、最表層に位置する第１の層１２が全体として正電荷を帯び、電場応答性粒子１０の表面電荷が正となる。これにより、電場応答性粒子１０は、液体媒体中において、電場に応答する性質を有する。本実施形態で、電場応答性とは、電圧の印加のオン・オフにより分散又は凝集と変化する性質を示す。
【0022】
なお、図１では、電場応答性粒子１０の断面形状が、円形である場合を例に挙げて説明しているが、本実施形態の電場応答性粒子１０の形状は任意である。
【0023】
芯材１１としては、カーボンブラックを用いる。カーボンブラックは、炭素の微粒子である。芯材１１の形状は任意である。カーボンブラック粒子は、一般に球状の粒子を最小単位とし、いくつかの粒子が付着して、ストラクチャーと呼ばれる複雑な構造を持つことが知られている。芯材１１の形状は、本実施形態に示す球状に限られず、そのストラクチャーは長円状、多角形状であることができる。芯材１１は、カーボンブラックの表面に、第１ポリマー２１を結合させるためのヒドロキシ基又はカルボキシ基のような電子を供与する官能基を有する。官能基は、予めカーボンブラック表面に設けられていてもよいし、酸化反応によってカーボンブラックの表面に導入されてもよい。酸化反応は、既知の方法を用いて行うことができ、例えば硫酸及び過マンガン酸を用いて行うことができる。
【0024】
第１ポリマー２１は、以下に詳細に説明するように、単独の単量体又は複数の単量体をリビングラジカル重合によって得られる重合体である。また、第１ポリマー２１は、図２に模式的に示すように芳香族化合物部位２１ａと、単量体が繰り返し重合された重合部２１ｂとを有する。芳香族化合物部位２１ａがアゾ基によりカーボンブラックの表面に結合されることで、第１ポリマー２１は、芯材１１の表面に結合される。芳香族化合物部位２１ａはカーボンブラック（芯材１１）と重合部２１ｂとを連結する。重合部２１ｂを構成する単量体が正電荷を有する官能基を有する。これにより、第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基を備え、第１ポリマー２１が正電荷を帯びる。
【0025】
また、本実施形態では、芳香族ニトロ化合物を重合開始基として使用し、１種類の単量体又は、複数種類の単量体を重合することで重合部２１ｂが形成される。また、開始基として使用した芳香族ニトロ化合物のニトロ基をアミノ基に変換して芳香族アミンとした後、カーボンブラック表面にジアゾカップリングさせることで、アゾ基を介して芳香族部位を有する第１ポリマーを結合させた芳香族化合物部位２１ａが形成される。
【0026】
第１ポリマー２１を、芯材１１に対して設ける量は任意であるが、例えば、第１ポリマー２１は、カーボンブラックの重量に対し、５％重量％以上、好ましくは１０重量％以上、より好ましくは１５重量％を超えて結合させることができる。第１ポリマー２１をより多くカーボンブラックに設けることができると正電荷を有する官能基を増加させることができる。従って、電場応答性粒子１０の荷電量を増加させることができる。これにより、電場応答性粒子１０の泳動動作を向上させることができる。また、第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基により正電荷を有する。化学的に結合する官能基により正電荷が付与されるため、電荷の分離が生じにくく、電荷が安定して得られる。従って、信頼性を向上させることができる。
【0027】
また、電場応答性粒子１０は、電気泳動用媒体の電気泳動粒子として使用することができる。電気泳動粒子として電場応答性粒子１０を使用する場合、電場応答性粒子１０は、溶媒中での分散安定性を向上させる観点から、動的光散乱法により液体媒体中で測定された平均粒径が、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以下であることが更に好ましく、１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。加えて、電場応答性粒子１０の効率の良い生産性を考慮する観点から、１ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることが更に好ましく、１０ｎｍ以上であることが更に好ましい。また、電場応答性粒子１０は、動的光散乱法により液体媒体中で測定された多分散指数が０．３以下であることが好ましい。
【0028】
本実施形態の電場応答性粒子１０は、一例として、プライバシーフィルター（アクティブルーバー）の電気泳動粒子として用いられる。また、アクティブルーバー４０の一例を図３に示す。アクティブルーバー４０では、図３に示すオン状態、オフ状態を問わず、ディスプレイが発する光の透過率が高いことが、視認性や消費電力増加の抑制の観点から望ましい。そのため、電気泳動用媒体３０が収容される透過・遮光切替部（セル）４３は、透過・遮光切替部４３に隣接する透過部４６に比べ、その体積（幅）が小さいことが望ましい。例えば、透過・遮光切替部４３の幅ｗは、例えば、５～２０μｍに設定される。透過部４６の幅の大きさに応じて、電場応答性粒子の大きさは透過・遮光切替部４３の幅の１／１０以下に設定されることが望ましく、１／５０～１／１００程度に設定されることがより望ましい。
【0029】
ここで、平均粒径及び粒径分布は、動的光散乱法によって測定することができる。動的光散乱測定装置の一例は、光源に半導体レーザー（７０ｍＷ）、検出器にフォトカウント用光電子増倍管を備えたnanoSAQLA（大塚電子社製）である。
【0030】
電場応答性粒子１０は、配合時の遮光性を向上させる観点と、配合時に凝集のような不均一性が生じることを抑制するという観点とから、ＣＶ（Coefficient of Variation）値が、４０％以下であることが好ましく、３５％以下であることがより好ましく、２５％以下であることが更に好ましく、１０％以下であることが特に好ましい。なお、ＣＶ値は、動的光散乱法において散乱強度分布に基づく標準偏差を平均粒径で除して１００を掛けた変動係数の値である。
【0031】
（第１ポリマー２１）
本実施形態の第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基を含むポリマーである。第１ポリマー２１は、電場応答性粒子１０において、芯材１１の表面に導入される物質である。第１ポリマー２１は、１種であってもよく、２種以上のポリマーを組み合わせて使用することもできる。第１ポリマー２１は、図２に模式的に示すように芳香族化合物部位２１ａと、単量体が繰り返し重合された重合部２１ｂとを有する。
本実施形態の第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基を含むポリマーである。第１ポリマー２１は、電場応答性粒子１０において、芯材１１の表面に導入される物質である。第１ポリマー２１は、１種であってもよく、２種以上のポリマーを組み合わせて使用することもできる。第１ポリマー２１は、図２に模式的に示すように芳香族化合物部位２１ａと、単量体が繰り返し重合された重合部２１ｂとを有する。
【0032】
カーボンブラックに結合される前の第１ポリマー２１では、芳香族化合物部位２１ａはアミノ基を有している。カーボンブラックに結合される前の芳香族化合物部位２１ａのアミノ基は、カーボンブラックの表面のヒドロキシ基を有するフェノールに対して反応性を示すため、このアミノ基を用いたジアゾカップリングにより、カーボンブラックの表面に結合される。このため、芳香族化合物部位２１ａはアゾ基を介して、カーボンブラック表面に結合している。
【0033】
本実施形態では、予め重合済みの第１ポリマー２１をカーボンブラックの表面に結合させる。このため、芯材１１の表面で重合を行う場合と比較して、第１ポリマー２１の重合度のバラつきを抑えることができる。これにより、電場応答性粒子１０の粒子間の粒径の均一性を向上させることができる。また、第１ポリマー２１の重合度を変えることで、粒径の制御がし易くなるという利点がある。
【0034】
また、第１ポリマー２１は正電荷を有する官能基を含むことで、液体媒体中で正電荷を帯びる。第１ポリマー２１の正電荷は、正電荷の官能基により付与される。
【0035】
正電荷の官能基は、アンモニウム基、ピリジニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基又はこれらの塩から選択され、アンモニウム基又はその塩が好ましい。塩は、塩化物、臭素化物、ヨウ素塩、フッ化物、テトラフルオロホウ酸塩、六フッ化リン酸塩、メチルサルフェート塩等である。
【0036】
ここで、第１ポリマー２１は、芯材１１の表面へ結合させる前に、正電荷を有する官能基を有していてもよい。この場合は、正電荷を有する官能基を含む単量体を重合させて重合部２１ｂを形成する。芯材１１の表面に結合された後に、化学反応により第１ポリマー２１に正電荷を有する官能基を導入する場合は、電荷を有しない単量体を重合させて重合部を形成し、芯材１１に結合した後に、官能基を導入する。
【0037】
単独の単量体又は単量体混合物を重合する際には、リビングラジカル重合等の重合方法によって製造することができる。リビングラジカル重合としては、例えば、ニトロキシド媒介重合（ＮＭＰ：Ｎｉｔｒｏｘｉｄｅ－Ｍｅｄｉａｔｅｄ Ｒａｄｉｃａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ：Ａｔｏｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｄｉｃａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、可逆的付加開裂型連鎖移動重合（ＲＡＦＴ：Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ａｄｄｉｔｉｏｎ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｈａｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）等を用いることができる。特に芯材１１であるカーボンブラックへの化学結合による固定化の観点から、末端に芳香族アミンを導入できる原子移動ラジカル重合が好ましい。
【0038】
原子移動ラジカル重合に用いる重合開始基としては、芳香族アミンに変換することができるニトロフェニル基を有する芳香族ニトロ化合物を使用する。重合開始基に芳香族アミンが含まれている場合、アミン部位が遷移金属錯体の配位子と交感反応を起こす可能性があるため、重合後にニトロ基をアミノ基に変換することが好ましいためである。このような重合開始基としては、ｐ－ニトロベンジル－２－クロロプロパノエート、ニトロベンジルイソチオシアネート、ニトロベンジルクロリド、ニトロベンジルブロミド、ニトロフェニルエチルクロリド、ニトロフェニルエチルブロミド、エチルα－ブロモニトロフェニルアセテート等を用いることができる。
【0039】
遷移金属錯体を用いて、芳香族アミンに変換することができるニトロフェニル基等を有する重合開始基から、単量体の原子移動ラジカル重合により第１ポリマー２１を合成する。単量体は、電場応答性粒子を原子移動ラジカル重合により合成できれば、特に限定されない。単量体は、単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【0040】
ここで、第１ポリマー２１は、以下の式で表される構造を有する。
ここで、Ｒは重合開始基から、ニトロフェニル基及びハロゲン原子を除いた部位であり、ｍは重合度を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。Ｘは、例えばＣｌ又はＢｒである。また、芳香族化合物部位２１ａは、アゾ基、フェニル基、及びＲに相当し、重合部２１ｂは、単量体の重合体、ハロゲン原子に相当する。
【化1】
ここで、Ｒは重合開始基から、ニトロフェニル基及びハロゲン原子を除いた部位であり、ｍは重合度を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。Ｘは、例えばＣｌ又はＢｒである。また、芳香族化合物部位２１ａは、アゾ基、フェニル基、及びＲに相当し、重合部２１ｂは、単量体の重合体、ハロゲン原子に相当する。
【0041】
予め正電荷を有する官能基が導入されている第１ポリマー２１では、単量体は、Ｎ，Ｎ－ジメチル－Ｎ－アルキル－Ｎ－２－（メタ）アクリロイルオキシエチルアンモニウムブロミド、Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－アルキル－Ｎ－２－（メタ）アクリロイルオキシエチルアンモニウムブロミド、Ｎ－アルキル－ビニルプリジニウムクロリド、メタクリロイルオキシフェニルジメチルスルホニウムメチルサルフェート、又は(４－ビニルベンジル)トリアルキルホスホニウムクロリドのいずれか１つ、又は２種以上から選択されてもよい。
【0042】
次に、芯材１１に結合させた後に化学反応により、第１ポリマー２１に正電荷を導入する場合、化学反応により、アンモニウム基、スルホニウム基、又はホスホニウム基のような正電荷を有する官能基を導入することができる単量体を使用する。
【0043】
また、化学反応により電荷を導入する方法としては、ハロゲン化アルキルを用いる方法がある。具体的には、ハロゲン化アルキルを用いて第三級アミノ基又は第四級アンモニウム基に形成する。この際に用いるハロゲン化アルキルは、第１ポリマー２１との反応により第三級アミノ基又は四級化アンモニウム基を形成できれば、特に限定されない。ハロゲン化アルキルは、例えば、ヨードメタン、ヨードエタン、ブロモエタン、クロロエタン、ヨードプロパン、ブロモプロパン、クロロプロパン、ヨードブタン、ブロモブタン、クロロブタンを使用することができる。正電荷は四級化アンモニウム基のＮ原子により付与されることを考慮すると、ハロゲン化アルキルのアルキルは、メタン、エタンのように分子サイズが小さいことが好ましいと考えられる。また、ハロゲン化アルキルとしては、特にヨードメタンが好ましいと考えられる。
【0044】
この場合、単量体としては、第三級アミノ基又は第四級アンモニウム基を形成可能な物質が好ましく、第四級アンモニウム基を形成可能であることが更に好ましい。このような単量体としては、例えば、２－(Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、２－(Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノ)エチルメタクリレート、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）プロピル（メタ）アクリレート、２－（Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノ）プロピル（メタ）アクリレート又は２－アミノエチル(メタ)アクリレートのような（メタ）アクリレート系モノマー、ビニルピリジン等の単量体が挙げられる。このような単量体を用いる場合は、ポリ[（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）エチル（メタ）アクリレート]、ポリ[２－(Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノ）エチル（メタ）アクリレート]、ポリビニルピリジン等を重合させた後、ヨードメタンのようなハロゲン化アルキルとの反応で、第三級アミノ基又は四級化アンモニウム基を導入する。
【0045】
加えて、単量体は、電場応答性粒子の表面電荷量等を改良するため、必要に応じて、多官能単量体、官能基を有する単量体を併用してもよい。多官能単量体としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多価アルコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化合物、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【0046】
本実施形態では、単量体として第四級アンモニウム基が形成可能な物質が好ましく、以下の化学式で示される（メタ）アクリレート系モノマーが特に好ましい。
ここで、Ｒ１は、炭素数１～１８の環式又は鎖式炭化水素であり、好ましくは炭素数２～１０の鎖式飽和炭化水素であり、更に好ましくは炭素数２又は３の鎖式飽和炭化水素であり、Ｒ２はメチル基又はエチル基であり、Ｒ３はメチル基又はエチル基であり、Ｒ４は水素原子又はメチル基である。なお、Ｒ２とＲ３は同じであることが好ましい。
【化2】
ここで、Ｒ１は、炭素数１～１８の環式又は鎖式炭化水素であり、好ましくは炭素数２～１０の鎖式飽和炭化水素であり、更に好ましくは炭素数２又は３の鎖式飽和炭化水素であり、Ｒ２はメチル基又はエチル基であり、Ｒ３はメチル基又はエチル基であり、Ｒ４は水素原子又はメチル基である。なお、Ｒ２とＲ３は同じであることが好ましい。
【0047】
第１ポリマー２１の分子量は、特に制限されない。しかし、分子量が大きすぎると、第１ポリマー２１が嵩高くなるため、芯材１１の表面への導入に不利となる。このため、第１ポリマー２１の分子量は１００００Ｄａを超えないことが好ましい。また、第１ポリマー２１の分子量が小さい場合、正電荷を付与する官能基の量が足りない可能性がある。このため、第１ポリマー２１の分子量は、２００以上であることが好ましい。また、第１ポリマーの重合度（ｍ）は、２～１０００、より好ましくは５～１００である。
【0048】
本開示の電場応答性粒子１０では、第１ポリマー２１では、化学的に結合する官能基により正電荷が付与されるため、電荷の分離が生じにくく、電荷が安定して得られる。
【0049】
また、第１ポリマー２１は、予め重合させた後に芯材１１に結合させることから、第１ポリマー２１の重合部２１ｂの重合度の制御をすることで、電場応答性粒子１０の粒子間の粒径の均一性を向上させることができる。また、第１ポリマー２１の重合度を変えることで、粒径の制御も行い易いという利点がある。
【0050】
本開示の電場応答性粒子は、液体媒体中で正電荷を帯び、液体媒体中に分散した状態で電圧を印加すると、電極間で泳動する優れた電場応答性を示す。
【0051】
更に、本開示の電場応答性粒子では、粒径の制御を行いやすく、粒径を小さくすることもできる。これにより、液体媒体中での沈降が抑制され、分散安定性を向上させることができる。
【0052】
（電場応答性粒子の製造方法）
次に、電場応答性粒子の製造方法を、図を用いて説明する。図４に本実施形態の製造プロセスを模式的に示す。また、本実施形態では第１ポリマー２１は、合成されたポリマーをカーボンブラック表面に結合させた後に、正電荷を付与する構成を例に挙げて説明する。
次に、電場応答性粒子の製造方法を、図を用いて説明する。図４に本実施形態の製造プロセスを模式的に示す。また、本実施形態では第１ポリマー２１は、合成されたポリマーをカーボンブラック表面に結合させた後に、正電荷を付与する構成を例に挙げて説明する。
【0053】
まず、第１工程として、カーボンブラック（ＣＢ）の表面に、第１ポリマー２１を結合させるためのヒドロキシ基又はカルボキシ基のような電子を供与する官能基を導入するため、カーボンブラック表面の酸化処理を行う。酸化反応は、既知の方法を用いて行うことができ、例えば硫酸及び過マンガン酸を用いて行うことができる。酸化処理により、図４に示すように酸化カーボンブラック（ｏＣＢ）が得られる。
【0054】
次に、第２工程として、リビングラジカル重合によるポリマーの合成を行う。
【0055】
リビングラジカル重合としては、例えば、ニトロキシド媒介重合（ＮＭＰ：Ｎｉｔｒｏｘｉｄｅ－Ｍｅｄｉａｔｅｄ Ｒａｄｉｃａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ：Ａｔｏｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｄｉｃａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、可逆的付加開裂型連鎖移動重合（ＲＡＦＴ：Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ａｄｄｉｔｉｏｎ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｈａｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）等を用いることができる。特に芯材１１であるカーボンブラックへの化学結合による固定化の観点から、末端に芳香族アミンを導入できる原子移動ラジカル重合が好ましい。
【0056】
原子移動ラジカル重合に用いる重合開始基としては、芳香族アミンに変換することができるニトロフェニル基を有する化合物を使用する。このような重合開始基としては、ｐ－ニトロベンジル－２－クロロプロパノエート、ニトロベンジルイソチオシアネート、ニトロベンジルクロリド、ニトロベンジルブロミド、ニトロフェニルエチルクロリド、ニトロフェニルエチルブロミド、エチルα－ブロモニトロフェニルアセテート等を挙げることができる。
【0057】
遷移金属錯体を用いて、芳香族アミンに変換することができるニトロフェニル基等を有する重合開始基から、単量体の原子移動ラジカル重合により第１ポリマー２１を合成する。重合開始基に芳香族アミンが含まれている場合、アミン部位が遷移金属錯体の配位子と交感反応を起こす可能性があるため、重合後にニトロ基をアミノ基に変換することが好ましい。
【0058】
原子移動ラジカル重合に用いる遷移金属錯体としては、中心金属としてルテニウム、鉄、ニッケル、銅等の遷移金属を備え、２，２’－ビピリジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－ペンタメチルジエチレントリアミン、トリス（２－ピリジルメチル)アミン、トリス[２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ)エチル]アミン等、又はこれらの誘導体を配位子とする錯体が挙げられる。
【0059】
単量体は、電場応答性粒子をリビングラジカル重合により合成できれば、特に限定されない。単量体は、単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【0060】
本実施形態では、重合開始基として、ｐ－ニトロベンジル－２－クロロプロパノエート（式１）、単量体として、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ)エチルメタクリレート（式２）を用いる場合を例に挙げる。
【0061】
重合開始基として、ｐ－ニトロベンジル－２－クロロプロパノエート（式１）、単量体として、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ)エチルメタクリレート（式２）を用いてラジカル重合により、式３に示すＮＯ２－Ａｒ－ＰＤＭＡＥＭＡ（ポリジメチルアミノエチルメタアクリレート）が得られる。
（式１）
（式２）
（式３）
（式１）
【化3】
（式２）
【化4】
（式３）
【化5】
【0062】
次に、水素化ホウ素ナトリウムのような還元剤により、ポリマー末端のニトロ基をアミノ基に還元する。例えば、式３のニトロ基をアミノ基に還元し、式４に示すＮＨ２－Ａｒ－ＰＤＭＡＥＭＡが得られる。
（式４）
（式４）
【化6】
【0063】
次に、第３工程として、カーボンブラックへのポリマーの化学的固定化を行う。第２工程で得られた末端にアミノ基を有するポリマーを、ジアゾカップリングにより、第１工程で得られたカーボンブラック表面に結合させる。ジアゾカップリングには、亜硝酸ナトリウムと塩酸とを用いる。
【0064】
例えば、式４に示すＮＨ２－Ａｒ－ＰＤＭＡＥＭＡをカーボンブラックの表面のヒドロキシ基を有するフェノールに対して反応させる。これにより、図４に示すように、式５に示す、－Ｎ＝Ｎ－Ａｒ－ＰＤＭＡＥＭＡが、カーボンブラック表面に結合される。
（式５）
（式５）
【化7】
【0065】
次に、第４工程として、カーボンブラックに化学的に固定化されたポリマーへの正電荷の導入を行う。
【0066】
化学反応により電荷を導入する方法としては、ハロゲン化アルキルを用いる方法がある。具体的には、ハロゲン化アルキルを用いて第三級アミノ基又は第四級アンモニウム基に形成する。この際に用いるハロゲン化アルキルは、第１ポリマー２１との反応により四級化アンモニウム基を形成できれば、特に限定されない。ハロゲン化アルキルは、例えば、ヨードメタン、ヨードエタン、ブロモエタン、クロロエタン、ヨードプロパン、ブロモプロパン、クロロプロパン、ヨードブタン、ブロモブタン、クロロブタンを使用することができる。正電荷は四級化アンモニウム基のＮにより付与されることを考慮すると、ハロゲン化アルキルのアルキルは、メタン、エタンのように分子サイズが小さいことが好ましいと考えられる。また、ハロゲン化アルキルとしては、特にヨードメタンが好ましいと考えられる。
【0067】
一例として、カーボンブラック表面にグラフトされた式５に示すＮＨ２－Ａｒ－ＰＤＭＡＥＭＡの第三級アミノ基を、ハロゲン化アルキルとしてヨードメタンを用いて、式６に示すように四級化する。これにより、式６に示すように、正電荷を有する官能基を備える第１ポリマー２１が得られる（図４に示すｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡ＋ＣＨ３）。
（式６）
（式６）
【化8】
【0068】
以上の工程から、電場応答性粒子を得ることができる。
なお、第２工程で、予め正電荷を有する官能基を含む単量体を用いる場合は、上記の第４工程を省略することができる。
なお、第２工程で、予め正電荷を有する官能基を含む単量体を用いる場合は、上記の第４工程を省略することができる。
【0069】
本開示の電場応答性粒子の製造方法によれば、第１ポリマー２１は、予め重合させた後に芯材１１に結合させることから、第１ポリマー２１の重合部２１ｂの重合度の制御をすることで、電場応答性粒子１０の粒子間の粒径の均一性を向上させることができる。また、第１ポリマー２１の重合度を変えることで、粒径の制御も行い易いという利点がある。
【0070】
第１ポリマー２１では、化学的に結合する官能基により正電荷が付与されるため、電荷の分離が生じにくく、電荷が安定して得られ、電場応答性粒子１０を、液体媒体中で正電荷を帯びさせることができる。電場応答性粒子１０は、液体媒体中に分散した状態で電圧を印加すると、電極間で泳動する優れた電場応答性を示す。
【0071】
（アクティブルーバー）
本実施形態に係る電場応答性粒子１０は、例えば、アクティブルーバーの電気泳動粒子として使用される。図３に、電場応答性粒子１０を用いた電気泳動用媒体３０を、アクティブルーバー４０に利用する場合の一例を示す。アクティブルーバー４０は、第１電極４１と、第１電極４１に対向して配置された第２電極４２と、第１電極４１と第２電極４２との間に設けられた透過・遮光切替部４３と、第１基板４４と、第２基板４５と、を有する。透過・遮光切替部４３は、マイクロメートルスケールで羽板状に並べられる。透過・遮光切替部４３に隣接し、透過部４６が設けられる。第１電極４１は第１基板４４の一方の面上に設けられ、第２電極４２は第２基板４５の一方の面上に設けられる。第１電極４１、第２電極４２、第１基板４４及び第２基板４５は、いずれも透光性を有する。なお、第１電極４１及び／又は第２電極４２は、透過・遮光切替部４３に対応するようにパターン化されていてもよい。第２電極４２がパターン化されている場合、第２電極４２は、非透光性であってもよい。透過・遮光切替部４３中には、本実施形態の電気泳動用媒体３０が設けられる。また、アクティブルーバー４０は液晶パネル、有機ＥＬパネル、又はマイクロＬＥＤパネルなどのディスプレイ（図示しない）上に設けられる。また、液晶パネルであれば、液晶パネルとバックライトとの間に設けることも可能である。
本実施形態に係る電場応答性粒子１０は、例えば、アクティブルーバーの電気泳動粒子として使用される。図３に、電場応答性粒子１０を用いた電気泳動用媒体３０を、アクティブルーバー４０に利用する場合の一例を示す。アクティブルーバー４０は、第１電極４１と、第１電極４１に対向して配置された第２電極４２と、第１電極４１と第２電極４２との間に設けられた透過・遮光切替部４３と、第１基板４４と、第２基板４５と、を有する。透過・遮光切替部４３は、マイクロメートルスケールで羽板状に並べられる。透過・遮光切替部４３に隣接し、透過部４６が設けられる。第１電極４１は第１基板４４の一方の面上に設けられ、第２電極４２は第２基板４５の一方の面上に設けられる。第１電極４１、第２電極４２、第１基板４４及び第２基板４５は、いずれも透光性を有する。なお、第１電極４１及び／又は第２電極４２は、透過・遮光切替部４３に対応するようにパターン化されていてもよい。第２電極４２がパターン化されている場合、第２電極４２は、非透光性であってもよい。透過・遮光切替部４３中には、本実施形態の電気泳動用媒体３０が設けられる。また、アクティブルーバー４０は液晶パネル、有機ＥＬパネル、又はマイクロＬＥＤパネルなどのディスプレイ（図示しない）上に設けられる。また、液晶パネルであれば、液晶パネルとバックライトとの間に設けることも可能である。
【0072】
電気泳動用媒体３０は、溶媒３１と、溶媒中に分散された電場応答性粒子１０と、を含む。電気泳動用媒体３０は、電場応答性粒子１０の溶媒３１中の分散性を向上させるため、界面活性剤を更に含んでもよい。
【0073】
第１電極４１及び第２電極４２間に電圧が印加されない場合、換言すると遮蔽機能がオン状態の場合、図３に示すように、電場応答性粒子１０は溶媒３１中に分散して存在する。このため、光の一部は電気泳動用媒体３０が設けられた透過・遮光切替部４３を通過することができず、光の一部を遮蔽することができる。第１電極４１及び第２電極４２間に電圧が印加された場合、換言すると遮蔽機能がオフ状態の場合、本実施形態の電場応答性粒子１０は溶媒３１中では負電荷を帯びているため、正電圧が印加された電極、図３では第１電極４１の近傍に凝集する。電場応答性粒子１０が一方の電極に凝集することで、透過・遮光切替部４３間を光が通過することができる。これにより、アクティブルーバー４０では、遮蔽機能のオン、オフが可能となり、プライバシーフィルタが実現される。
【0074】
アクティブルーバー４０では、図３に示すオン状態、オフ状態を問わず、ディスプレイが発する光の透過率が高いことが、視認性や消費電力増加の抑制の観点から望ましい。そのため、電気泳動用媒体３０が収容される透過・遮光切替部４３の体積（幅）は、透過・遮光切替部４３に隣接する透過部４６の体積（幅）に比べて、小さいことが望ましい。例えば、透過・遮光切替部４３の幅ｗは、例えば、５～２０μｍに設定される。また、狭視野時に光線が透過する角度範囲を小さくするためには、透過・遮光切替部４３の高さが高い、すなわち高さ／幅のアスペクト比が大きいことが望ましい。アスペクト比について電子ペーパーと比較すると、電子ペーパーの場合は表示体として電気泳動媒体が収容される画素の開口率（幅に相当）が大きいことが望ましい。従って、電子ペーパーでは、必ずしも大きなアスペクト比（高さ／幅）は求められず、薄型化の観点からはかえってより低いアスペクト比（高さ／幅）が望ましい。このような差異からは、プライバシーフィルタ（アクティブルーバー）の方が、左右に狭小且つ上下に長い距離を移動する必要があるため、より敏感な電場応答性が求められる。本実施形態の電場応答性粒子１０は、第１ポリマー２１をより多く設けることで、正電荷を有する官能基をより多く設けることができ、正電荷量を増加させることができる。従って、本実施形態の電場応答性粒子１０は、プライバシーフィルタの電気泳動粒子として有利に用いられる。
【0075】
（電気泳動用媒体）
本開示の電気泳動用媒体３０は、溶媒３１と、溶媒３１中に分散された電場応答性粒子１０とを含む。電場応答性粒子の濃度は、電場応答性粒子１０は、０．０１～２０重量％含まれ、好ましくは２～１０重量％含まれ、更に好ましくは３～５重量％含まれる。電気泳動用媒体３０は、例えば、図３に示すようにルーバー４０の透過・遮光切替部４３内に注入される。
本開示の電気泳動用媒体３０は、溶媒３１と、溶媒３１中に分散された電場応答性粒子１０とを含む。電場応答性粒子の濃度は、電場応答性粒子１０は、０．０１～２０重量％含まれ、好ましくは２～１０重量％含まれ、更に好ましくは３～５重量％含まれる。電気泳動用媒体３０は、例えば、図３に示すようにルーバー４０の透過・遮光切替部４３内に注入される。
【0076】
溶媒３１は、電場応答性粒子１０を分散させる液体状の物質である。溶媒３１は、電場応答性粒子１０が分散する液体媒体であれば、特に限定されない。電場応答性粒子１０を製造する工程、及び電気泳動セルに導入する工程において、揮発を防止する観点と、電気泳動セルの絶縁性を保持する観点とから、沸点が８０℃以上の有機溶媒であることが好ましい。
【0077】
溶媒３１として用いることが可能な溶媒としては、例えば、酢酸エチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトン等のケトン系溶媒、メタノール等のアルコール系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、エチレングリコール等のグリコール系溶媒、アイソパーなどのイソパラフィン系溶剤、メチルナフタレン、エチルビフェニル、ジフェニルエタン、安息香酸エチル、酢酸ベンジル等の芳香族炭化水素、イソパラフィン等の鎖状飽和炭化水素、ジブロモプロパンなどの有機臭素化合物等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【0078】
また、イソパラフィン系溶剤としては、日油社より市販されているＮＡＳ?３、ＮＡＳ?４、ＮＡＳ?５、或いはエクソンモービル社より市販されているアイソパーＣ、アイソパーＤ、アイソパーＥ、アイソパーＦ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＫ、アイソパーＬ、アイソパーＭ、アイソパーＶ、エネオス社から市販されているアイソゾール、或いは丸善石油化学社より市販されているマルカゾールＲが好ましく、アイソパーＧが特に好ましい。
【0079】
界面活性剤は、任意のものを用いることができるが、非イオン性界面活性剤であるソルビタントリオレエート（Ｓｐａｎ ８５）が好ましい。また、界面活性剤は、溶媒に対して１重量％～１５重量％含まれることが好適である。溶媒３１中に界面活性剤を加えることにより、分散安定性を向上させることができる。
【0080】
電気泳動用媒体３０は、更に、必要に応じて、例えば、潤滑剤、安定化剤、染料等の添加剤を含んでもよい。
【0081】
本開示の電場応答性粒子は、液体媒体中に分散した状態で電圧を印加すると、電極間で泳動する優れた電場応答性を示す。従って、優れた電場応答性を有する電気泳動用媒体を提供することができる。
【0082】
更に、本開示の電場応答性粒子では、粒径の制御を行いやすく、粒径を小さくすることもできる。これにより、液体媒体中での沈降が抑制され、分散安定性が向上することができる。
【0083】
また、本開示の電場応答性粒子は、電圧のオン・オフにより分散又は凝集と変化するため、電場に対して応答して遮光性又は遮蔽性を発現するアクティブルーバー等の用途に適用することができる。
【0084】
（実施形態２）
本実施形態に係る電場応答性粒子２０について、図を用いて説明する。実施形態２に係る電場応答性粒子２０が、実施形態１に係る電場応答性粒子１０と異なる点は、第２の層１３を備える点にある。実施形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る電場応答性粒子２０について、図を用いて説明する。実施形態２に係る電場応答性粒子２０が、実施形態１に係る電場応答性粒子１０と異なる点は、第２の層１３を備える点にある。実施形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0085】
電場応答性粒子２０は、図５に示すように、芯材１１と、芯材１１上に設けられた第１ポリマー２１から形成される第１の層１２と、第１ポリマー２１に対して積層された第２ポリマー２２から形成される第２の層１３と、備える。
【0086】
図６に模式的に示すように、芯材１１は、カーボンブラックであり、第１ポリマー２１は、正電荷を有する官能基を有するポリマーであり、第２ポリマー２２は負電荷を有する官能基を有するポリマーである。第２ポリマー２２が負電荷の官能基を有することから、電場応答性粒子２０は、液体媒体中において、最表層に位置する第２の層１３が全体として負電荷を帯び、電場応答性粒子２０の表面電荷が負となる。これにより、電場応答性粒子２０は、液体媒体中において、電場に応答する性質を有する。
【0087】
第１ポリマー２１を、芯材１１に対して設ける量は任意であるが、例えば、第１ポリマー２１は、カーボンブラックの重量に対し、５％重量％以上、好ましくは１０重量％以上、より好ましくは１５重量％を超えて結合させることができる。第１ポリマー２１をより多くカーボンブラックに設けることができると正電荷を有する官能基を増加させることができる。正電荷を有する官能基を増加させると、第２ポリマー２２が静電的に吸着する部位が増加し、第２ポリマー２２を積層させる量を増加させることができる。従って、電場応答性粒子２０の荷電量を増加させることができる。これにより、電場応答性粒子２０の泳動動作を向上させることができる。また、信頼性を向上させることができる。
【0088】
第２ポリマー２２は、第１ポリマー２１とは逆の電荷、つまり負電荷を有する官能基を有するポリマーである。第２ポリマー２２は、単独の単量体又は単量体の混合物の重合により得られる重合体である。第２ポリマー２２としては、負電荷を有する官能基を有する既知のポリマーを使用することができる。
【0089】
（第２ポリマー）
本開示の第２ポリマー２２は、正電荷を有する第１ポリマー２１に対して、静電的結合又は水素結合のような相互作用により積層されることにより、電場応答性粒子２０の表面に導入される。負電荷を有する第２ポリマー２２としては、負電荷の官能基を有するモノマーの重合物、又はポリスチレンスルホン酸のような公知のポリマーを使用することができる。負電荷を有するポリマーは、単独のポリマーを使用しても、２種以上のポリマーを組み合わせて使用することもできる。
本開示の第２ポリマー２２は、正電荷を有する第１ポリマー２１に対して、静電的結合又は水素結合のような相互作用により積層されることにより、電場応答性粒子２０の表面に導入される。負電荷を有する第２ポリマー２２としては、負電荷の官能基を有するモノマーの重合物、又はポリスチレンスルホン酸のような公知のポリマーを使用することができる。負電荷を有するポリマーは、単独のポリマーを使用しても、２種以上のポリマーを組み合わせて使用することもできる。
【0090】
負電荷の官能基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基、又はこれらの塩等が挙げられる。塩は、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等であってよい。
【0091】
また、負電荷の官能基を有するモノマーは、負電荷の官能基を１分子中に１つ、又は２つ以上含むモノマーであってもよい。
【0092】
負電荷を有する第２ポリマー２２としては、（メタ）アクリル酸、Ｎ－（メタ）アクリロイルオキシエチル－Ｎ、Ｎ－ジメチルアンモニウム－α－Ｎ－メチルカルボキシベタイン、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、（３－（メタ）アクリロイルオキシプロピル)ブチルホスホン酸、３－（メタ）アクリロイルオキシプロピルホスホン酸等の単独重合体又はこれらのうちの２種以上の共重合体等であってもよい。
【0093】
第２ポリマー２２としては、ポリスチレンスルホン酸を用いることが好適である。
【0094】
本開示の電場応答性粒子２０では、第１ポリマー２１では、化学的に結合する官能基により正電荷が付与されるため、電荷の分離が生じにくく、電荷が安定して得られる。この第１ポリマー２１に対して、第２ポリマー２２は静電的作用で吸着する。第１ポリマー２１の表面には複数の正電荷の官能基が存在し、吸着される部位も複数存在し、第１ポリマー２１と第２ポリマー２２とが良好に静電的に吸着することができる。このため、第２ポリマー２２に覆われた電場応答性粒子２０を、液体媒体中で負電荷を帯びさせることができる。
【0095】
次に、本実施形態の電場応答性粒子２０は、実施形態１の電場応答性粒子１０の製造プロセスの第１工程から第４工程を行った後に、第５工程として、負電荷を有する第２ポリマーを積層する。この工程では、負電荷を有する官能基を有する第２ポリマー溶液に、第４工程で得られた第１ポリマー２１がグラフトされた酸化カーボンブラックを接触させることで、第２ポリマーを積層させる。
【0096】
一例として、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム溶液中に、第４工程で得られた第１ポリマー２１がグラフトされた酸化カーボンブラック（図７に示すｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡ＋ＣＨ３）を入れる。それにより、図７に示すように、ポリスチレンスルホン酸が、第１ポリマー２１に静電的に吸着し、積層される。
【0097】
第１ポリマー２１では、化学的に結合する官能基により正電荷が付与されるため、電荷の分離が生じにくく、電荷が安定して得られる。この第１ポリマー２１に対して、第１ポリマー２１と第２ポリマー２２とが良好に静電的に吸着することができる。従って、第２ポリマー２２に覆われた電場応答性粒子２０を、液体媒体中で負電荷を帯びさせることができ、電場応答性粒子２０は、液体媒体中に分散した状態で電圧を印加すると、電極間で泳動する優れた電場応答性を示す。
【0098】
（実施形態３）
実施形態３に係る電場応答性粒子５０を図８及び図９に示す。本実施形態の電場応答性粒子５０が、実施形態２に係る電場応答性粒子２０と異なる点は、第２ポリマー２２に対して更に積層され、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマー２３からなる第３の層１４を有する点にある。また、電場応答性粒子５０は液体媒体中において正の表面電荷を有する。実施形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
実施形態３に係る電場応答性粒子５０を図８及び図９に示す。本実施形態の電場応答性粒子５０が、実施形態２に係る電場応答性粒子２０と異なる点は、第２ポリマー２２に対して更に積層され、正電荷を有する官能基を含む第３ポリマー２３からなる第３の層１４を有する点にある。また、電場応答性粒子５０は液体媒体中において正の表面電荷を有する。実施形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0099】
第３の層１４は、図８に示すように第２の層１３を覆うように設けられる。
【0100】
第３ポリマー２３は、正電荷を有するポリマーであり、静電的結合又はイオン結合のような相互作用によって、図９に示すように、第２ポリマー２２に対して積層される。また、第３ポリマー２３に覆われた電場応答性粒子５０は、最表層に位置する第３ポリマー２３の電荷、つまり正電荷を帯びる。
【0101】
第３ポリマー２３は、正電荷の官能基を有するモノマーの重合物、又はポリアリルアミン塩酸塩（ＰＡＨ）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）（ＰＤＡＤＭＡＣ）のような公知のポリマーを使用することができる。正電荷を有するポリマーは、単独のポリマーを使用しても、２種以上のポリマーを組み合わせて使用することもできる。
【0102】
正電荷の官能基は、アンモニウム基、ピリジニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基又はこれらの塩から選択される。塩は、塩化物、臭素化物、ヨウ素塩、フッ化物、テトラフルオロホウ酸塩、六フッ化リン酸塩、メチルサルフェート塩等である。
【0103】
また、正電荷の官能基を有するモノマーは、正電荷の官能基を１分子中に１つ、又は２つ以上含むモノマーであってもよい。
【0104】
正電荷を有する第３ポリマー２３としては、ポリアリルアミン塩酸塩（ＰＡＨ）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）（ＰＤＡＤＭＡＣ）、４級アンモニウム基を有するアクリレート、メタクリレート又はアクリルアミド等のポリマー、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドのポリマー、ポリ（ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド）、ポリエチレンイミン、又はポリアミジン等が挙げられる。
【0105】
電場応答性粒子５０を製造する場合は、実施形態２に記載の第５工程に続き、第６工程として、正電荷を有する第３ポリマーを積層する工程を実施する。この工程は、第５工程と同様に、正電荷を有する官能基を有する第３ポリマー溶液に、第５工程で得られた第２ポリマー２２が第１ポリマー２１に対して積層された粒子を接触させることで実施する。
【0106】
本実施形態の電場応答性粒子５０によれば、実施形態２の電場応答性粒子２０の表面電荷を反転させ、正電荷を帯びた粒子とすることができる。
【0107】
（実施例）
以下に実施例を挙げて本開示を更に詳細に説明する。しかし、本開示は以下の実施例に限定されることを意図するものではない。
以下に実施例を挙げて本開示を更に詳細に説明する。しかし、本開示は以下の実施例に限定されることを意図するものではない。
【0108】
また、本実施例では、第１ポリマー２１は、合成されたポリマーをカーボンブラック表面に結合させた後に、正電荷を付与することで得られる。
【0109】
（第１工程：カーボンブラックの酸化処理）
２００ｍＬのナス型フラスコにカーボンブラック６．０３ｇ、硫酸１６０ｍＬを加えた。氷浴しながら、過マンガン酸カリウム１８．１ｇをゆっくりと加えた。５０℃で３時間加熱した後、過酸化水素水６ｍＬと氷とを加えた。得られた酸化カーボンブラックを吸引濾過した後、純水で繰り返し洗浄した。濾紙上の酸化カーボンブラックを１００℃で乾燥させた。
２００ｍＬのナス型フラスコにカーボンブラック６．０３ｇ、硫酸１６０ｍＬを加えた。氷浴しながら、過マンガン酸カリウム１８．１ｇをゆっくりと加えた。５０℃で３時間加熱した後、過酸化水素水６ｍＬと氷とを加えた。得られた酸化カーボンブラックを吸引濾過した後、純水で繰り返し洗浄した。濾紙上の酸化カーボンブラックを１００℃で乾燥させた。
【0110】
（第２工程：原子移動ラジカル重合によるポリマーの合成）
３０ｍＬのナス型フラスコにテトラヒドロフラン３０ｍＬを加え、ｐ－ニトロベンジル－２－クロロプロパノエート６４６ｍｇ、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ)エチルメタクリレート７ｍＬ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－ペンタメチルジエチレントリアミンを溶解させた。凍結脱気操作により溶存酸素を除去した。窒素雰囲気下、塩化銅２６２ｍｇを加え、３０℃で２４時間原子移動ラジカル重合を行った（以下の反応式１参照）。重合溶液を空気に曝露し、ヘキサン中に滴下して、ポリマーを沈殿させた。得られたポリマーをテトラヒドロフランに溶解させた後、再度ヘキサン中に滴下する再沈殿操作を３回繰り返し、ポリマーを精製した。テトラヒドロフランにポリマーを溶解させた後、アルミナカラムを加えて残存する銅錯体を吸着させた。濾過によりアルミナを除去した後、真空乾燥させた。本実施例で、重合度ｎは４８であった。
（反応式１）
３０ｍＬのナス型フラスコにテトラヒドロフラン３０ｍＬを加え、ｐ－ニトロベンジル－２－クロロプロパノエート６４６ｍｇ、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ)エチルメタクリレート７ｍＬ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－ペンタメチルジエチレントリアミンを溶解させた。凍結脱気操作により溶存酸素を除去した。窒素雰囲気下、塩化銅２６２ｍｇを加え、３０℃で２４時間原子移動ラジカル重合を行った（以下の反応式１参照）。重合溶液を空気に曝露し、ヘキサン中に滴下して、ポリマーを沈殿させた。得られたポリマーをテトラヒドロフランに溶解させた後、再度ヘキサン中に滴下する再沈殿操作を３回繰り返し、ポリマーを精製した。テトラヒドロフランにポリマーを溶解させた後、アルミナカラムを加えて残存する銅錯体を吸着させた。濾過によりアルミナを除去した後、真空乾燥させた。本実施例で、重合度ｎは４８であった。
（反応式１）
【化9】
【0111】
５００ｍＬのナス型フラスコ中でメタノール２００ｍＬにポリマー３．３１ｇを溶解させた後、ラネーニッケル３０ｍｇを加えた。水素化ホウ素ナトリウム３８５ｍｇをゆっくりと加え、室温で６時間反応させ、ポリマー末端のニトロ基をアミノ基に還元した（以下の反応式２参照）。反応溶液を濾過してラネーニッケルを除去し、濾液を真空乾燥させた。
（反応式２）
（反応式２）
【化10】
【0112】
（第３工程：カーボンブラックへのポリマーの化学的固定化）
氷浴しながら、第２工程で得られた末端にアミノ基を有するポリマー４．６６ｇ、亜硝酸ナトリウム１８５ｍｇ、１Ｍ塩酸５ｍＬを加えた。第１工程で得られた０．１重量％の酸化カーボンブラック３００ｍＬを加えて、２時間撹拌した。１４５００ｒｐｍで反応溶液を遠心分離し、純水で洗浄する操作を３回繰り返し、第１ポリマーがグラフトされたカーボンブラック（以下の反応式３参照）を得た後、３００ｍＬの純水中に再分散させた。
（反応式３）
氷浴しながら、第２工程で得られた末端にアミノ基を有するポリマー４．６６ｇ、亜硝酸ナトリウム１８５ｍｇ、１Ｍ塩酸５ｍＬを加えた。第１工程で得られた０．１重量％の酸化カーボンブラック３００ｍＬを加えて、２時間撹拌した。１４５００ｒｐｍで反応溶液を遠心分離し、純水で洗浄する操作を３回繰り返し、第１ポリマーがグラフトされたカーボンブラック（以下の反応式３参照）を得た後、３００ｍＬの純水中に再分散させた。
（反応式３）
【化11】
【0113】
（第４工程：カーボンブラックに化学的に固定化されたポリマーへの正電荷の導入）
第２工程で得られたポリマーがグラフトされたカーボンブラックの水分散体１５０ｍＬとヨードメタン７．５ｍＬを２００ｍＬのナス型フラスコに加え、室温で７２時間撹拌しグラフトしたポリマーのジメチルアミノ基の四級化を行った（以下の反応式４参照）。１４５００ｒｐｍで遠心分離し、残存するヨードメタンを除去した。ポリマーがグラフトされたカーボンブラックを１５０ｍＬの純水中に分散させた。
（反応式４）
第２工程で得られたポリマーがグラフトされたカーボンブラックの水分散体１５０ｍＬとヨードメタン７．５ｍＬを２００ｍＬのナス型フラスコに加え、室温で７２時間撹拌しグラフトしたポリマーのジメチルアミノ基の四級化を行った（以下の反応式４参照）。１４５００ｒｐｍで遠心分離し、残存するヨードメタンを除去した。ポリマーがグラフトされたカーボンブラックを１５０ｍＬの純水中に分散させた。
（反応式４）
【化12】
【0114】
（第５工程：負電荷を有する第２ポリマーの積層）
純水１５ｍＬにポリスチレンスルホン酸ナトリウム１５３ｍｇを溶解させ、第４工程で得られたカーボンブラックの水分散液に滴下し、１時間撹拌し、ポリスチレンスルホン酸を第１ポリマーに対して積層させた。反応溶液を１４５００ｒｐｍで遠心分離し、残存するポリスチレンスルホン酸ナトリウムを除去し、電場応答性粒子を得た。
純水１５ｍＬにポリスチレンスルホン酸ナトリウム１５３ｍｇを溶解させ、第４工程で得られたカーボンブラックの水分散液に滴下し、１時間撹拌し、ポリスチレンスルホン酸を第１ポリマーに対して積層させた。反応溶液を１４５００ｒｐｍで遠心分離し、残存するポリスチレンスルホン酸ナトリウムを除去し、電場応答性粒子を得た。
【0115】
（電場応答性粒子の粒径測定）
実施例に記載の方法で得られた電場応答性粒子の粒径を、表１に示す。なお、測定機器、及び測定条件は以下の通りである。表１のＤｈは、平均粒径を示し、ＰＤＩは、多分散指数を示す。
測定機器：nanoSAQLA(大塚電子株式会社)
測定温度：２５℃
積算回数：７５回
実施例に記載の方法で得られた電場応答性粒子の粒径を、表１に示す。なお、測定機器、及び測定条件は以下の通りである。表１のＤｈは、平均粒径を示し、ＰＤＩは、多分散指数を示す。
測定機器：nanoSAQLA(大塚電子株式会社)
測定温度：２５℃
積算回数：７５回
【0116】
【表1】
【0117】
表１に示すように、ｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡは、ｏＣＢと比較して平均粒径（Ｄｈ）が２３ｎｍ増加した。また、ｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡ＋ＣＨ３／ＰＳＳＮａは、ｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡと比較して平均粒径（Ｄｈ）が１２ｎｍ増加したことが確認できる。
【0118】
（電場応答性粒子のゼータ電位）
電場応答性粒子の作成過程で得られた化合物のゼータ電位を、表２に示す。ゼータ電位の測定機器、及び測定条件は以下の通りである。
測定機器：ゼータ電位・粒径測定システム（ELSZ-1000ZSCK、大塚電子株式会社製）
測定温度：２５℃
電場応答性粒子の作成過程で得られた化合物のゼータ電位を、表２に示す。ゼータ電位の測定機器、及び測定条件は以下の通りである。
測定機器：ゼータ電位・粒径測定システム（ELSZ-1000ZSCK、大塚電子株式会社製）
測定温度：２５℃
【0119】
【表2】
【0120】
表２に示すように、第３工程後のｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡのゼータ電位と第４工程後のｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡ＋ＣＨ３のゼータ電位を比較すると、８．８ｍＶ増加しており、第４工程における四級化で粒子の表面に正電荷を付与できたことが分かる。更に、また、第５工程後のｏＣＢ－ｇ－ＰＤＭＡＥＭＡ＋ＣＨ３／ＰＳＳＮａでは、ゼータ電位は－１６．３ｍＶを示しており、粒子の表面が負電荷を帯びていることが分かる。
【0121】
（電場応答性粒子の熱重量分析）
電場応答性粒子の作成過程で得られた化合物の熱重量減少測定を、表３に示す。熱重量減少測定の測定機器、および測定方法は以下の通りである。
測定機器:：DTG-60A (SHIMADZU)
温度範囲：１００℃～６００℃
昇温速度：１０℃／分（ｒ．ｔ．～１００℃）、５℃／分（１００℃～６００℃）
保持時間：３０分間（１００℃で）
電場応答性粒子の作成過程で得られた化合物の熱重量減少測定を、表３に示す。熱重量減少測定の測定機器、および測定方法は以下の通りである。
測定機器:：DTG-60A (SHIMADZU)
温度範囲：１００℃～６００℃
昇温速度：１０℃／分（ｒ．ｔ．～１００℃）、５℃／分（１００℃～６００℃）
保持時間：３０分間（１００℃で）
【0122】
【表3】
【0123】
表３に示すように、第３工程のカーボンブラックへのポリマーの化学的固定化において、また、第５工程の第２ポリマーの積層において、それぞれ７．６重量％、１３．４重量％のポリマーを導入できたことがわかった。
【0124】
（電場応答性粒子の電気泳動）
アイソパーＧに、実施例で得られた電気泳動粒子及びソルビタントリオレエート（ＳＰＡＮ８５）がそれぞれ１重量％及び５重量％となるように加え、電気泳動用媒体を調製した。電極（電極１と電極２）間距離１５μｍ、セルギャップ１０μｍのクシ型の電極セル中に、電気泳動用媒体を、毛細管現象を利用して注入した。同様に、電極間距離４０μｍ、セルギャップ１０μｍのクシ型の電極セル、及び電極（電極１と電極２）間距離４０μｍ、セルギャップ１０μｍのクシ型の電極セルについても、電気泳動用媒体を注入した。それぞれの電極に＋３０Ｖ又は－３０Ｖの電圧を印加し、電極（電極１と電極２）間を電気泳動粒子が泳動する様子を光学顕微鏡で観察した。各セルについて、０Ｖ、＋３０Ｖ、－３０Ｖの状態の光学顕微鏡写真を図１０に示す。
アイソパーＧに、実施例で得られた電気泳動粒子及びソルビタントリオレエート（ＳＰＡＮ８５）がそれぞれ１重量％及び５重量％となるように加え、電気泳動用媒体を調製した。電極（電極１と電極２）間距離１５μｍ、セルギャップ１０μｍのクシ型の電極セル中に、電気泳動用媒体を、毛細管現象を利用して注入した。同様に、電極間距離４０μｍ、セルギャップ１０μｍのクシ型の電極セル、及び電極（電極１と電極２）間距離４０μｍ、セルギャップ１０μｍのクシ型の電極セルについても、電気泳動用媒体を注入した。それぞれの電極に＋３０Ｖ又は－３０Ｖの電圧を印加し、電極（電極１と電極２）間を電気泳動粒子が泳動する様子を光学顕微鏡で観察した。各セルについて、０Ｖ、＋３０Ｖ、－３０Ｖの状態の光学顕微鏡写真を図１０に示す。
【0125】
図１０に示すように、電極間距離１５μｍ、４０μｍ、１９０μｍのいずれの場合でも、０Ｖでは媒体中に分散していた電気泳動粒子は、電圧の印加により、電極間を泳動し、正電圧を印加された側の電極の近傍で凝集した。
【0126】
以上の結果から、実施例に記載の製造方法により、電場応答性粒子を製造できることが分かった。また、電場応答性粒子は、電圧のオン・オフにより分散又は凝集と状態が良好に変化することが分かった。従って、電場応答性粒子は、電場に対して応答して遮光性又は遮蔽性を発現するプライバシーフィルタなどの用途に応用できる。
【0127】
各実施形態に沿って本開示を説明したが、本開示をこれらに限定されるものではない。種々の変更、改良、組合せ等が可能なことは当業者には自明である。
【0128】
上述した実施形態では、電気泳動粒子が、アクティブルーバーとして使用される構成を例に挙げた。しかし、本実施形態の電気泳動粒子は、電場応答性が求められる粒子が用いられる任意の装置に用いることができる。例えば、電子ペーパー等に用いることもできる。
【0129】
また、電場応答性粒子１０は、図１に示すように全体に第１の層１２によって覆われる場合に限られず、芯材１１の表面の一部は第１の層１２に覆われていなくともよい。電場応答性粒子２０、５０についても同様である。また、電場応答性粒子２０、５０において、第１の層１２の一部は、第２の層１３に覆われていなくともよい。加えて、電場応答性粒子５０において、第２の層１３の一部は、第３の層１４に覆われていなくともよい。
【符号の説明】
【0130】
１０，２０，５０ 電場応答性粒子
１１ 芯材
１２ 第１の層
１３ 第２の層
１４ 第３の層
２１ 第１ポリマー
２１ａ 芳香族化合物部位
２１ｂ 重合部
２２ 第２ポリマー
２３ 第３ポリマー
３０ 媒体
３１ 溶媒
４０ ルーバー
４１ 第１電極
４２ 第２電極
４３ 透過・遮光切替部
４４ 第１基板
４５ 第２基板
４６ 透過部
１１ 芯材
１２ 第１の層
１３ 第２の層
１４ 第３の層
２１ 第１ポリマー
２１ａ 芳香族化合物部位
２１ｂ 重合部
２２ 第２ポリマー
２３ 第３ポリマー
３０ 媒体
３１ 溶媒
４０ ルーバー
４１ 第１電極
４２ 第２電極
４３ 透過・遮光切替部
４４ 第１基板
４５ 第２基板
４６ 透過部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
