(57)【要約】【課題】長期間、安定して用いることができ、また、高温及び低温の温度条件下のストレスにも耐え得るエレクトロウェッティング素子を提供する。【解決手段】本発明に係るエレクトロウェッティング素子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、対向している第１，第２の基板１１，１２と、第１，第２の基板１１，１２間に配置された第１，第２の液体材料１３，１４とを備える。第２の液体材料１４の表面エネルギーは、第１の液体材料１３の表面エネルギーよりも低い。第１の液体材料１３は、有機溶媒９５質量％以上、９９．９９９質量％以下と、炭素原子を２以上有する有機電解質０．００１質量％以上、５質量％以下とを含む。【選択図】図１
2014102375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向している第１，第２の基板と、前記第１，第２の基板間に配置された第１，第２の液体材料とを備えるエレクトロウェッティング素子であって、
前記第２の液体材料の表面エネルギーが、前記第１の液体材料の表面エネルギーよりも低く、
前記第１の液体材料が、有機溶媒９５質量％以上、９９．９９９質量％以下と、炭素原子を２以上有する有機電解質０．００１質量％以上、５質量％以下とを含む、エレクトロウェッティング素子。
【請求項２】
前記有機溶媒が、アルコール類、アミド類、ラクトン類又はカーボネート類である水溶性有機溶媒を含有する、請求項１に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項３】
前記第１の液体材料の沸点が１２０℃以上であり、かつ融点が−１０℃以下である、請求項１又は２に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項４】
前記有機電解質が、下記式（１）で表される有機電解質、下記式（２）で表される有機電解質、又は下記式（３）で表される有機電解質を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【化１】
2014102375.tif 000010
前記式（１）中、Ｘ−は一価の陰イオンを表し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ一価のアルキル基又は一価のアラルキル基を表す。
【化２】
2014102375.tif 000011
前記式（２）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれアルキル基を表す。
【化３】
2014102375.tif 000012
前記式（３）中、ｎは１〜３の整数を表し、Ｒは一価の有機基を表し、Ｘは一価の置換基を表す。
【請求項５】
前記有機電解質が、前記式（１）で表される有機電解質を含有する、請求項４に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項６】
前記式（１）中のＸ−は、炭素数２以上のカルボネート、炭素数２以上のホスホネート又は炭素数２以上のスルホネートである、請求項５に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項７】
前記式（１）中のＸ−が芳香族環を含む、請求５又は６に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項８】
前記式（１）中のＲ１が、メチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基又はベンジル基である、請求項５〜７のいずれか１項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項９】
前記式（１）中のＲ２が、炭素数が６以上、２０以下である飽和炭化水素基である、請求項５〜８のいずれか１項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１０】
前記有機電解質が、前記式（２）で表される有機電解質を含有する、請求項４に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１１】
前記式（２）中のＲ１及びＲ２がそれぞれ２−エチルヘキシル基である、請求項１０に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１２】
前記有機電解質が、前記式（３）で表される有機電解質を含有する、請求項４に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１３】
前記式（３）中のＸが、メチル基、塩素原子又は臭素原子である、請求項１２に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１４】
前記式（３）中のＲが、アラルキル基、又は炭素数が６以上、２０以下である脂肪族炭化水素基である、請求項１２又は１３に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエレクトロウェッティング素子を備え、
表示部を有する、エレクトロウェッティングディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティングディスプレイに関する。
【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（以下、ＥＷと記載することがある）素子が注目されている。一般に、ＥＷ素子では、一対の基板間に、互いに混じり合わない２つの液体が配置されている。具体的には、一対の基板間に、相対的に表面エネルギーが高い液体（第１の液体材料と称する）と、相対的に表面エネルギーが低い液体（第２の液体材料と称する）とが配置されている。一方の基板は、内表面側に電極層と、電極層上に疎水性中間層（絶縁層）とを備える。ＥＷ素子では、疎水性中間層を介して親水性液体（第１の液体材料）と電極層との間に電圧が印加されると、親水性液体が疎水性中間層に引き寄せられ、親水性液体と疎水性液体（第２の液体材料）との間の界面形状が変化する。このような特性を利用して、ＥＷ素子は、光学レンズ及び表示素子等に用いられる。
【０００３】
上記第１の液体材料としては、水、又は水に電解質を溶解させた溶液が用いられることが多い。また、例えば、下記の特許文献１では、上記第１の液体材料の候補として、水、アルコール、アセトン、ホルムアミド及びエチレングリコールが挙げられている。特許文献１の実施例では、３質量％の塩化ナトリウム水溶液が用いられている。水は、粘度が低く、極性が高く、電解質が溶解しやすい性質を有することから、ＥＷ素子用の上記第１の液体材料として用いることができる。
【０００４】
また、下記の特許文献２では、上記第１の液体材料として、イオン液体を用いることが提案されている。イオン液体は、揮発性が低く、電気化学的に安定な性質を有することから、安全かつ安定的に、ＥＷ素子用の上記第１の液体材料として好適に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５６７５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１にて実施例として開示されているように、上記第１の液体材料として塩化ナトリウム水溶液を用いる場合には、高温での揮発、低温での固化が問題となる。特に、塩化ナトリウム水溶液の低温での固化が問題となる。例えば、ＥＷ素子を冬期、屋外にて用いると、塩化ナトリウム水溶液が凍る可能性がある。塩化ナトリウム水溶液（第１の液体材料）が凍ると、ＥＷ素子の動作不良が生じる。さらに、水は凍ると体積膨張するため、体積膨張に起因して素子の構造が破壊されたり、第２の液体材料の分布が偏ったりする。このため、ＥＷ素子に致命的な損傷が生じる可能性がある。
【０００７】
一方で、上記特許文献２にて提案されているように、上記第１の液体材料としてイオン液体を用いる場合には、イオン液体の種類を選べば、固化による素子の損傷を防止できる。また、イオン液体は、高温でも揮発する可能性が低く、広い温度領域でかつ電気化学的に安定して用いることができる。
【０００８】
しかしながら、イオン液体の粘度は一般に高い。例えば、代表的なイミダゾリウム塩系のイオン液体の粘度は数百ｍＰａ・ｓ程度である。特許文献２の実施例にて用いられている脂肪族アンモニウム系のイオン液体の粘度は比較的低いものの、該脂肪族アンモニウム系のイオン液体の２５℃での粘度は６８ｍＰａ・ｓである。ＥＷ素子は、液体の濡れ性が駆動力となって動作するため、粘度が高いイオン液体を用いると、ＥＷ素子において動作不良などの致命的な問題が生じやすい。具体的には、画像の切り替えに時間がかかったり、動画の再生ができなかったりすることがある。なお、一般的な有機溶媒等の２０℃での粘度は５ｍＰａ・ｓ未満であり、水の２０℃での粘度は約１ｍＰａ・ｓである。
【０００９】
また、イオン液体の多くは窒素原子を含む。窒素原子を含むイオン液体は、黄色から褐色に着色しやすく、耐光性も低い。このため、窒素原子を含むイオン液体は、ＥＷ素子の液体材料として、長期間、安定して用いることは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、長期間、安定して用いることができ、また、高温及び低温の温度条件下のストレスにも耐え得るエレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティングディスプレイを提供することである。また、本発明の更なる目的は、低電圧で、応答性良く動作するエレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティングディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の広い局面によれば、対向している第１，第２の基板と、前記第１，第２の基板間に配置された第１，第２の液体材料とを備えるエレクトロウェッティング素子であって、前記第２の液体材料の表面エネルギーが、前記第１の液体材料の表面エネルギーよりも低く、前記第１の液体材料が、有機溶媒９５質量％以上、９９．９９９質量％以下と、炭素原子を２以上有する有機電解質０．００１質量％以上、５質量％以下とを含む、エレクトロウェッティング素子が提供される。
【００１２】
前記有機溶媒が、アルコール類、アミド類、ラクトン類又はカーボネート類である水溶性有機溶媒を含有することが好ましい。前記第１の液体材料の沸点が１２０℃以上であり、かつ融点が−１０℃以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るエレクトロウェッティング素子のある特定の局面では、前記有機電解質が、下記式（１）で表される有機電解質、下記式（２）で表される有機電解質、又は下記式（３）で表される有機電解質を含有する。前記有機電解質は、下記式（１）で表される有機電解質を含有することが好ましく、下記式（２）で表される有機電解質を含有することが好ましく、下記式（３）で表される有機電解質を含有することも好ましい。
【００１４】
【化１】
2014102375.tif 000003
【００１５】
前記式（１）中、Ｘ−は一価の陰イオンを表し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ一価のアルキル基又は一価のアラルキル基を表す。
【００１６】
【化２】
2014102375.tif 000004
【００１７】
前記式（２）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれアルキル基を表す。
【００１８】
【化３】
2014102375.tif 000005
【００１９】
前記式（３）中、ｎは１〜３の整数を表し、Ｒは一価の有機基を表し、Ｘは一価の置換基を表す。
【００２０】
前記式（１）中のＸ−は、炭素数２以上のカルボネート、炭素数２以上のホスホネート又は炭素数２以上のスルホネートであることが好ましい。前記式（１）中のＸ−が芳香族環を含むことが好ましい。前記式（１）中のＲ１が、メチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基又はベンジル基であることが好ましい。前記式（１）中のＲ２が、炭素数が６以上、２０以下である飽和炭化水素基であることが好ましい。前記式（２）中のＲ１及びＲ２がそれぞれ２−エチルヘキシル基であることが好ましい。前記式（３）中のＸが、メチル基、塩素原子又は臭素原子であることが好ましい。前記式（３）中のＲが、アラルキル基、又は炭素数が６以上、２０以下である脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
【００２１】
本発明の広い局面によれば、上述したエレクトロウェッティング素子を備え、表示部を有する、エレクトロウェッティングディスプレイが提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、対向している第１，第２の基板と、該第１，第２の基板間に配置された第１，第２の液体材料とを備えるＥＷ素子において、上記第２の液体材料の表面エネルギーが、上記第１の液体材料の表面エネルギーよりも低く、上記第１の液体材料が、有機溶媒９５質量％以上、９９．９９９質量％以下と、炭素原子を２以上有する有機電解質０．００１質量％以上、５質量％以下とを含むので、ＥＷ素子を長期間、安定して用いことができ、また、ＥＷ素子は高温及び低温の温度条件下のストレスにも耐え得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエレクトロウェッティング素子を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示すエレクトロウェッティング素子の動作概念を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２５】
本発明に係るエレクトロウェッティング素子（ＥＷ素子）は、対向している第１，第２の基板と、上記第１，第２の基板間に配置された第１，第２の液体材料とを備える。上記第２の液体材料の表面エネルギーは、上記第１の液体材料の表面エネルギーよりも低い。上記第１の液体材料は、有機溶媒９５質量％以上、９９．９９９質量％以下と、炭素原子を２以上有する有機電解質０．００１質量％以上、５質量％以下とを含む。
【００２６】
本発明に係るＥＷ素子では、一般に粘度が低い有機溶媒をベースとする液体材料を第１の液体材料として用いているため、長期間、安定して用いることができ、また、高温及び低温の温度条件下のストレスにも耐え得る。また、ＥＷ素子及びエレクトロウェッティングディスプレイ（以下、ＥＷＤと記載することがある）を低電圧で、応答性良く動作させることができる。具体的には、駆動速度に優れることから、動画などを良好に再生可能にすることができる。また、本発明では、特定の上記第１の液体材料を用いているので、環境負荷を低減することもできる。
【００２７】
また、上記第１の液体材料において、上記有機溶媒に溶解可能な有機電解質を用いることにより、上記第１の液体材料と上記第２の液体材料との極性差が大きくなり、上記第１の液体材料と上記第２の液体材料とが分離しやすくなる。このため、有機溶媒の選択の幅が大きくなる。さらに、上記有機電解質により上記第１の液体材料の極性が大きくなることから、低電圧でもＥＷ素子の駆動が可能となり、省エネルギー化に対応でき、かつ、携帯機器等としても好適に使用可能なＥＷ素子及びＥＷＤを提供できる。
【００２８】
（エレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティングディスプレイの詳細）
本発明に係るＥＷ素子は、対向している第１，第２の基板と、上記第１，第２の基板間に配置された第１，第２の液体材料とを備える。本発明に係るＥＷＤは、上記ＥＷ素子を備えており、かつ表示部を有する。
【００２９】
図１に、本発明の一実施形態に係るＥＷ素子を備えるＥＷＤを模式的に断面図で示す。図２は、ＥＷＤの動作概念を説明するための模式的な断面図である。なお、図２では、説明に不要な部分の構成については図示を簡略化している。
【００３０】
図１に示すエレクトロウェッティングディスプレイ（ＥＷＤ）１は、第１の基板１１と、第２の基板１２とを有する。第１，第２の基板１１，１２は対向している。具体的には、第１，第２の基板１１，１２は、第１の液体材料１３を介して対向するように配置されている。第１の液体材料１３は、第１，第２の基板１１，１２の外周に沿って設けられたシール材１７で区画される領域（セル）内に配置されている。
【００３１】
第１，第２の基板１１，１２間において、第１の基板１１側に第１の液体材料１３が配置されている。第１，第２の基板１１，１２間において、第２の基板１２側に第２の液体材料１４が配置されている。第２の液体材料１４の表面エネルギーは、第１の液体材料１３の表面エネルギーよりも低い。第１の液体材料１３は、高表面エネルギー液体を含む。高表面エネルギー液体は、第２の液体材料１４に対して、相対的に表面エネルギーが高い状態を有する液体である。第２の液体材料は、低表面エネルギー液体を含む。低表面エネルギー液体は、第１の液体材料１３に対して、相対的に表面エネルギーが低い状態を有する液体である。
【００３２】
第１の液体材料１３に含まれる液体は、親水性液体であることが好ましい。第１の液体材料１３に含まれる液体は、第２の液体材料１４に含まれる液体よりも親水性が高いことが好ましい。第２の液体材料１４に含まれる液体は、第１の液体材料１３に含まれる液体よりも疎水性が高いことが好ましい。
【００３３】
第１の基板１１は、基材１１Ａと、コモン電極１１Ｂとを有する。第２の基板１２は、基材１２Ａと、ＴＦＴ１２Ｂと、配線部１２Ｃと、平坦化膜１２Ｄと、画素電極１２Ｅと、コモン電極１２Ｆと、絶縁膜１２Ｇとを有する。
【００３４】
基材１１Ａ，基材１２Ａとしては、例えば、ガラス、樹脂成型体及びフィルム等の表示材のパネル基板として通常使用される基材が用いられる。
【００３５】
コモン電極１１Ｂは透明電極であることが好ましい。コモン電極１１Ｂを構成する材料として、例えばＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）が用いられる。
【００３６】
第２の基板１２において、セル側の内表面を構成する絶縁膜１２Ｇの表面は、例えばフッ素樹脂の塗布及び熱処理などの公知の方法により、撥水化処理されている。
【００３７】
絶縁膜１２Ｇ上には、画素壁１５が配置されている。画素壁１５は格子状に形成されており、第２の基板１２上において複数の画素Ｇを区画している。１つの画素Ｇが１つのエレクトロウェテッィング（ＥＷ）素子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに対応している。ＥＷＤ１は、ＥＷ素子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを備える。
【００３８】
画素電極１２Ｅ及びコモン電極１２Ｆは、平坦化膜１２Ｄ上に形成されており、コンタクトホール１２Ｄａを介してＴＦＴ１２Ｂ及び配線部１２Ｃに接続されている。また、画素電極１２Ｅ及びコモン電極１２Ｆは、各画素Ｇ内に一対ずつ配置されている。画素壁１５で区画された領域内には、第２の液体材料１４が格納されている。画素壁１５は、第１の液体材料１３となじみの良い表面を有する。
【００３９】
画素電極１２Ｅ及びコモン電極１２Ｆを構成する電極材料として、ＩＴＯやＡｌ等が用いられる。電極材料としてＩＴＯを用いた場合、ＥＷＤ１は、第２の基板１２の背面側に光源（図示せず）を備えた透過型のディスプレイとなる。また、電極材料としてＡｌを用いた場合、ＥＷＤ１は、外光を電極表面で反射する反射型のディスプレイとなる。ＥＷＤ１は、透過型、反射型又は半透過反射型として使用可能である。
【００４０】
このようなＥＷＤ１において、図２に示すように、画素電極１２Ｅに所定の電圧ＥＶ（例えば３０Ｖ、後述する実施例及び比較例では１０Ｖ又は５０Ｖ）を印加すると、画素電極１２Ｅと第１の液体材料１３とを電極とし、絶縁膜１２Ｇを誘電体とするキャパシタが形成される。この結果、絶縁膜１２Ｇの分極により高表面エネルギー液体を含む第１の液体材料１３が静電作用で引きつけられる。この結果、画素電極１２Ｅ上の第２の液体材料１４がコモン電極１２Ｆ上に押しのけられ、形状が変化する。
【００４１】
このように電圧を印加することにより、画素Ｇ内の第２の液体材料１４を選択的にコモン電極１２Ｆ上に移動させることができる。
【００４２】
以下、第１の液体材料及び第２の液体材料の詳細を説明する。
【００４３】
（第１の液体材料）
上記第１の液体材料は、有機溶媒９５質量％以上、９９．９９９質量％以下と、炭素原子を２以上有する有機電解質０．００１質量％以上、５質量％以下とを含む。
【００４４】
ＥＷ素子において高表面エネルギー液体として、従来、水が用いられることが多い。水は、高純度の状態で容易に入手でき、電解質の溶解性が高く、粘度が低く、極性が高く、安価であるという性質を有する。これらの観点からは、水は、ＥＷ素子に用いられる高表面エネルギー液体として適している。しかしながら、水は０℃で凍り、１００℃で沸騰する。
【００４５】
ＥＷ素子が冬期、屋外で使用される場合、高表面エネルギー液体が凍り、ＥＷ素子が動作しなくなる可能性がある。動作不良が生じるだけではなく、水は凍ると体積膨張するため、体積膨張に起因して素子の構造が破壊されたり、低表面エネルギー液体の分布が偏って、濃度むらが生じたりする。このため、ＥＷ素子に致命的な損傷が生じる可能性がある。
【００４６】
また、水は１００℃で沸騰する。水の２０℃での飽和水蒸気圧は、２０ｈＰａであり、比較的低い。しかし、水の飽和蒸気圧は、５０℃で１００ｈＰａを超え、８０℃で５００ｈＰａ程度である。従って、水は、加熱により揮発しやすい。ＥＷ素子内の液体損失を防止するために、ＥＷ素子では、シール剤による封止が行われている。しかし、シール剤による封止を行っても、高温になると水蒸気の放出は無視できなくなり、高温で水蒸気が放出した後に低温になった場合、ＥＷ素子内が負圧になってＥＷ素子が損傷したり、空気を吸い込んでＥＷ素子内に気泡が生じたりする可能性がある。
【００４７】
このように、水は、ＥＷ素子に用いられる高表面エネルギー液体としていくつかの良好な性質を有する一方で、高い融点と低い沸点とを有することから、ＥＷ素子において水を用いると長期安定性に問題があることが明らかである。
【００４８】
これに対して、水以外の溶媒として、水よりも融点が低く、水よりも沸点が高い溶媒について考えると、いくつかの有機溶媒が挙げられる。水よりも融点が低く、水よりも沸点が高い有機溶媒は、ＥＷ素子に用いる高表面エネルギー液体（第１の液体材料に含まれる液体）として好適に用いることができる。従って、上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒は、融点が０℃未満であることが好ましく、沸点が１００℃を超えることが好ましく、融点が０℃未満かつ沸点が１００℃を超えることが好ましい。
【００４９】
上記有機溶媒を高表面エネルギー液体として用いる場合には、高表面エネルギー液体と低表面エネルギー液体とが、明確な界面を形成し、混和しないことが重要である。このため、本発明では、上記有機溶媒に加えて、電解質を用いて、第１の液体材料の極性を高くする。上記電解質は、電解質が含有される前の有機溶媒の極性よりも、電解質が含有された後の有機溶媒の極性を高くする。
【００５０】
上記電解質は、上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒（高表面エネルギー液体）に溶け、かつ上記第２の液体材料に含まれる溶媒に溶けない電解質であることが好ましい。上記電解質の溶解性を適度に高めるために、上記第１の液体材料は、少量の水を含んでいてもよい。但し、揮発などの問題を防ぐために、上記第１の液体材料は、水を５質量％以上含まないことが好ましい。言い換えれば、上記第１の液体材料は、水を含まないか又は水を５質量％未満で含むことが好ましく、水を含まないことが特に好ましい。
【００５１】
上記電解質は、上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒に溶け、かつ上記第１の液体材料中で低温（例えば、０℃未満）でも析出しない電解質であることが好ましい。このため、本発明では、上記電解質として、無機電解質ではなく、主として炭素原子を２以上有する有機電解質が用いられる。本発明において重要な点は、高表面エネルギー液体（上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒）と低表面エネルギー液体（上記第２の液体材料に含まれる溶媒）とが共存した際、上記電解質が、高表面エネルギー液体に溶解し、低表面エネルギー液体に実質的に溶解しないことである。なお、「実質的に溶解しない」とは、室温（２０℃）での有機電解質の分配率が１００：１以上（例えば、１００：０．１）であることを示す。上記分配率とは、第１の液体材料に含まれる有機電解質の重量：第２の液体材料に含まれる有機電解質の重量を意味する。言い換えれば、「実質的に溶解しない」とは、室温（２０℃）において、第１の液体材料に含まれる有機電解質の重量の第２の液体材料に含まれる有機電解質の重量に対する比が１００以上であることを示す。このような溶解性を有する電解質を用いると、第１の液体材料中に電解質のほぼ全てが含まれ、第２の液体材料に電解質がほとんど含まれなくなる。この結果、第１，第２の液体材料の極性差が大きくなり、第１，第２の液体材料が分離しやすくなる。すなわち、従来、低表面エネルギー液体を含む液体材料（第２の液体材料）と界面を形成しにくかった溶媒であっても、高表面エネルギー液体（第１の液体材料に含まれる液体）に独占的に含有される上記有機電解質を用いることにより、上記第１の液体材料に用いることが可能になる。
【００５２】
上記有機電解質は、炭素原子を２以上有していれば特に限定されない。上記有機電解質の炭素数の上限は特に限定されないが、第１の液体材料の粘度を過度に上げないためには、炭素数は極端に多くない方がよい。本発明はこれに限定されることはなく、また、構造等によっても異なるために一概には言えないが、あえて上記有機電解質の炭素数上限を示せば、例えば１００以下である。上記有機電解質は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５３】
上記有機電解質としては、有機カルボン酸の塩、有機スルホン酸の塩、有機硫酸エステルの塩、有機ホスホン酸の塩、有機リン酸エステルの塩及び有機アミンの塩等が挙げられる。上記有機電解質における対イオンの形態は、無機塩であってもよく、有機塩であってもよい。
【００５４】
上記第１の液体材料において、上記有機電解質の含有量は０．００１質量％以上であり、好ましくは０．００５質量％以上、より好ましくは０．０１質量％以上である。上記有機電解質の含有量が上記下限以上であると、第１の液体材料における極性が効果的に高くなり、第１，第２の液体材料の分離が促進され、極性向上によって低電圧によるＥＷ素子の動作が良好になる。
【００５５】
上記第１の液体材料において、上記有機電解質の含有量は５質量％以下であり、好ましくは３質量％以下、より好ましくは１質量％以下である。上記有機電解質の含有量が上記上限以下であると、第１，第２の液体材料の界面での析出が生じ難くなり、低温での析出が生じ難くなる。
【００５６】
上記第１の液体材料に含まれる高表面エネルギー液体として好適に使用可能な有機溶媒は、上記第２の液体材料に含まれる溶媒（低表面エネルギー液体）と明確な界面を形成し、有機電解質を溶解させる必要があることから、ある程度の極性を有することが好ましい。極性の一つの基準として、上記有機溶媒は、水溶性有機溶媒であることが好ましい。「水溶性有機溶媒」とは、上記有機溶媒が水と混和するか、又は上記有機溶媒８０重量部に対して水を２０質量部以上溶解可能であることを言う。
【００５７】
融点が低くかつ沸点が高い水溶性有機溶媒（以下、水溶性有機溶媒Ｘと称する）の例を以下に具体的に示す。但し、本発明において用いられる上記有機溶媒は、以下の有機溶媒に限定されない。
【００５８】
上記水溶性有機溶媒Ｘとしては、アルコール類、アミド類、ラクトン類及びカーボネート類等が挙げられる。上記有機溶媒は、アルコール類、アミド類、ラクトン類又はカーボネート類である水溶性有機溶媒を含有することが好ましい。これらの好ましい有機溶媒は、水溶性を有しかつ粘度が比較的低いことから、動画などの再生可能な応答性が良いＥＷ素子が得られる。また、省エネルギー化に対応でき、かつ携帯機器として好適に使用可能なＥＷ素子が得られる。これらの好ましい有機溶媒を用いる場合に、有機溶媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。また、これらの好ましい溶媒と、融点が高い極性溶媒とを混合して用いてもよい。融点が高い極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
【００５９】
上記アルコール類としては、エチレングリコール（沸点１９７℃、融点−１３℃）、ジエチレングリコール（沸点２４４℃、融点−１１℃）、トリエチレングリコール（沸点２８７℃、融点−７℃）、プロピレングリコール（沸点１８８℃、融点−５９℃）、及び１，２−ブタンジオール（沸点１９３℃、融点−４２℃）等が挙げられる。上記アミド類としては、ジメチルホルムアミド（沸点１５３℃、融点−６１℃）、及びジメチルアセトアミド（沸点１６５℃、融点−２０℃）等が挙げられる。上記ラクトン類としては、γ−ブチロラクトン（沸点２０４℃、融点−４４℃）等が挙げられる。上記カーボネート類としては、炭酸プロピレン（沸点２４０℃、融点−５５℃）等が挙げられる。
【００６０】
上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒の融点及び沸点は、上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒全体の融点及び沸点で判断される。上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒の融点は、好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−２０℃以下、更に好ましくは−３０℃以下である。上記第１の液体材料に含まれる有機溶媒の沸点は、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１５０℃以上、更に好ましくは１８０℃以上である。
【００６１】
上記第１の液体材料の沸点が１２０℃以上であり、かつ融点が−１０℃以下であることが特に好ましい。この場合には、夏期、屋外又は車内で放置されても、更に冬期、屋外で使用されても、ＥＷ素子に動作不良が生じ難くなり、過酷な環境に耐え得るＥＷ素子を提供できる。
【００６２】
本発明の効果をより一層高める観点から、上記第１の液体材料の粘度も好適な範囲に制御することが好ましい。前述のように、ＥＷ現象は、第１の液体材料と第２の液体材料との濡れ性の差が動作原理となって生じる。第１の液体材料及び第２の液体材料の双方の粘度が高いと、濡れ性による動作が起こりにくくなる。第１の液体材料と第２の液体材料との少なくとも一方の粘度が高いと、ＥＷ素子において電圧を印加して第１の液体材料を電極側に引き寄せ、第２の液体材料を隔壁側に集積させることは、高電圧を印加するで可能であるかもしれないが、電圧を解いたときに第２の液体材料が電極を覆うように戻ることは困難である。従って、第１の液体材料の２０℃での粘度η１は好ましくは１００ｍＰａ・ｓ未満、より好ましくは５０ｍＰａ・ｓ未満、更に好ましくは２０ｍＰａ・ｓ未満、特に好ましくは１０ｍＰａ・ｓ未満である。第２の液体材料の２０℃での粘度η２は好ましくは１００ｍＰａ・ｓ未満、より好ましくは５０ｍＰａ・ｓ未満、更に好ましくは２０ｍＰａ・ｓ未満、特に好ましくは１０ｍＰａ・ｓ未満である。素早い動作が必要な電子書籍端末では、上記粘度η１，η２はそれぞれ５０ｍＰａ・ｓ未満であることが好ましい。動画再生を行う表示装置では、上記粘度η１，η２はそれぞれ２０ｍＰａ・ｓ未満であることが好ましく、１０ｍＰａ・ｓ未満であることがより好ましい。
【００６３】
上記第１の液体材料に含まれる上記有機電解質は、高い極性を有することが好ましく、第１の液体材料に含まれる上記有機溶媒に溶解し、上記第２の液体材料中に実質的に分配されず、ＥＷ素子が低温環境におかれても、析出しない有機電解質であることが好ましい。このような有機電解質の例を以下に具体的に示す。但し、本発明において用いられる上記有機電解質は、以下の有機電解質に限定されない。また、上記有機電解質は、必ずしもイオンを含む必要はなく、分極又は水素結合による極性誘起の形態を有していてもよい。
【００６４】
上記有機電解質としては、ヒドロキシカルボン酸系化合物、アミド化合物、アンモニウム塩系化合物、多価水酸基系化合物、多価カルボン酸エステル及びアミノ酸系界面活性剤等が挙げられる。
【００６５】
上記ヒドロキシカルボン酸系化合物としては、１２−ヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。上記アミド化合物としては、Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α、γ−ジブチルアミド及びＮ−２−エチルヘキシル−Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミド等が挙げられる。上記アンモニウム塩系化合物としては、テトラドデシルアンモニウムブロミドや、置換桂皮酸類とアルキル、シクロアルキル又はアラルキルアミンとの塩や、１，１−シクロブタンジカルボン酸とアルキル、シクロアルキル又はアラルキルアミンとの塩や、マロン酸と長鎖アルキル（例えばヘキサデシル）アミンとの塩等が挙げられる。上記多価水酸基系化合物としては、１，３；２，４−ジベンジリデン−Ｄ−ソルビトール等が挙げられる。上記多価カルボン酸エステルとしては、ブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸−ジラウリルエステル等が挙げられる。
【００６６】
さらに、上記有機電解質としては、ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムとステロイド化合物、フェノール類、ヒドロキノン、レソルシノール、アミノフェノール、ヒドロキシ安息香酸、アミノ安息香酸などとの複合塩が挙げられる。ここで、スルホコハク酸塩のエステルは２−エチルヘキシルを代表例に挙げたが、ｎ−オクチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル等も用いることができる。また更に、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドとデカン酸との複合塩や、デオキシコール酸ナトリウム等のステロイド系化合物の塩や、アントラセンカルボン酸と脂肪族アミンとの塩や、アルジュノール酸エステル類、ビス（アルキルアミド化アミノ酸）フタルアミド、アミノ酸アルキル変性物、ヘキサン酸エステルジウレア系化合物、ベンゼンジカルボン酸のアミノ酸変性化合物、並びにアミノ酸エステルとカルボン酸との複合物等が挙げられる。
【００６７】
本発明の効果が効果的に得られることから、上記有機電解質は、下記式（１）で表される有機電解質、下記式（２）で表される有機電解質、又は下記式（３）で表される有機電解質を含有することが好ましい。
【００６８】
【化４】
2014102375.tif 000006
【００６９】
上記式（１）中、Ｘ−は一価の陰イオンを表し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ一価のアルキル基又は一価のアラルキル基を表す。上記式（１）中、Ｒ１とＲ２とは同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００７０】
【化５】
2014102375.tif 000007
【００７１】
上記式（２）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれアルキル基を表す。上記式（２）中、Ｒ１とＲ２とは同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００７２】
【化６】
2014102375.tif 000008
【００７３】
上記式（３）中、ｎは１〜３の整数を表し、Ｒは一価の有機基を表し、Ｘは一価の置換基を表す。上記式（３）中、Ｘのベンゼン環における結合部位は特に限定されない。
【００７４】
上記有機電解質の好適な例の一つとして、アミノ酸におけるアミン及び酸の内の少なくとも一方を塩としたアミノ酸の塩（アミノ酸由来の塩）が挙げられる。このアミノ酸の塩は、アミノ酸の有機塩であることが好ましい。上記アミノ酸の塩は、両性の塩であってもよく、カルボン酸をエステル化又はアミド化し、アミンを酸との塩とした化合物であってもよく、アミンをアミド、ウレタン又はウレアなどに変性し、カルボン酸を塩とした化合物であってもよい。カルボン酸をエステル化し、アミンを酸との塩とした化合物としては、上述した式（１）で表される有機電解質が挙げられる。上記式（１）で表される有機電解質は、有機溶媒に溶解しやすく、すなわち第１の液体材料中に溶解しやすく、第２の液体材料中にほとんど分配されない。また、上記式（１）で表される有機電解質は、アミノ酸を原料として合成可能であるため、安価に製造できる。すなわち、上記式（１）で表される有機電解質の使用により、低コスト及び低電圧で駆動可能にする液体材料が実現可能である。このため、省エネルギーで駆動可能なＥＷ素子を安価に提供できる。従って、上記有機電解質は、上記式（１）で表される有機電解質を含むことが好ましい。このようなアミノ酸を原料とする有機電解質及び上記式（１）で表される有機電解質は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよく、別種の有機電解質と併用されてもよい。
【００７５】
上記式（１）中のＸ−は芳香族環を含むことが好ましい。この場合には、酸基の解離性が高くなり、極性がより一層高い第１の液体材料が得られる。このため、低電圧で駆動可能にする液体材料が実現可能になる。このため、省エネルギーで駆動可能なＥＷ素子を安価に提供できる。
【００７６】
上記式（１）中のＸ−は炭素数２以上のカルボネート、炭素数２以上のホスホネート又は炭素数２以上のスルホネートであることが好ましい。この場合には、解離性が高い電解質となることから、極性がより一層高い第１の液体材料が得られる。また、低電圧で駆動可能にする液体材料が実現可能である。このため、省エネルギーで駆動可能なＥＷ素子を低コストで提供できる。
【００７７】
上記カルボネートとしては、アルキルカルボン酸イオン、シクロアルキルカルボン酸イオン及び芳香族含有カルボン酸イオン等が挙げられる。上記アルキルカルボン酸イオンとしては、アセテート、プロピオネート及びラウリルカルボネート等が挙げられる。上記シクロアルキルカルボン酸イオンとしては、シクロヘキサンカルボネート等が挙げられる。上記芳香族含有カルボン酸イオンとしては、安息香酸イオン及びベンジルカルボン酸イオン等が挙げられる。
【００７８】
上記ホスホネートとしては、アルキルホスホン酸イオン、シクロアルキルホスホン酸イオン及び芳香族含有ホスホン酸等が挙げられる。上記アルキルホスホン酸イオンとしては、エチルホスホネート、プロピルホスホネート及びラウリルホスホネート等が挙げられる。上記シクロアルキルホスホン酸イオンとしては、シクロヘキサンホスホネート等が挙げられる。上記芳香族含有ホスホン酸イオンとしては、ベンゼンホスホン酸、トルエンホスホン酸及びラウリルベンゼンホスホン酸等が挙げられる。
【００７９】
上記スルホネートとしては、アルキルスルホン酸イオン、シクロアルキルスルホン酸イオン及び芳香族基含有ホスホン酸イオン等が挙げられる。上記アルキルスルホン酸イオンとしては、エチルスルホネート、プロピルスルホネート及びラウリルスルホネート等が挙げられる。上記シクロアルキルスルホン酸イオンとしては、シクロヘキサンスルホネート等が挙げられる。上記芳香族基含有ホスホン酸イオンとしては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸及びラウリルベンゼンスルホン酸等が挙げられる。
【００８０】
上記式（１）中のＸ−は、芳香族含有カルボネート、芳香族含有ホスホネート又は芳香族含有スルホネートであることが好ましい。これら芳香族含有の酸イオンは、酸性が適度に高く、安定であり、更に第１の液体材料中の有機溶媒にも溶解しやすく、第１の液体材料中に選択的に分配されやすい。
【００８１】
上記式（１）中のＲ１は、原料であるアミノ酸により決まる置換基である。一般に市販されているアミノ酸の原料であれば、特に問題無く用いることができる。上記有機電解質の安定性、エステル化する際及び塩とする際の反応性を考慮して、上記式（１）中のＲ１は一価のアルキル基又は一価のアラルキル基である。上記式（１）中のＲ１は、具体的にはメチル基（原料としてアラニンを用いる）、イソプロピル基（原料としてバリンを用いる）、イソブチル基（原料としてロイシンを用いる）、ｓｅｃ−ブチル基（原料としてイソロイシンを用いる）又はベンジル基（原料としてフェニルアラニンを用いる）であることが好ましい。この場合には、原料として安価なアミノ酸を用いることができ、かつ化学的安定性、耐光性及び電気化学的安定性に優れた有機電解質が得られる。このため、長期間にわたって安定的に使用可能なＥＷ素子を安価に提供できる。
【００８２】
上記式（１）中のＲ２の一価のアルキル基及び上記式（１）中のＲ２は、炭素数が６以上、２０以下である飽和炭化水素基であることが好ましい。このような飽和炭化水素基に由来するエステル構造は、構造的に安定である。上記式（１）中のＲ２が上記飽和炭化水素基である有機電解質は、第１の液体材料中の有機溶媒に溶けやすく、かつ析出しにくい。このため、安定的に使用可能なＥＷ素子が得られる。上記式（１）中のＲ２の炭素数が２０以下であると、第１の液体材料中の有機溶媒への有機電解質の溶解性が高くなる。上記式（１）中のＲ２の炭素数が６以上であると、有機電解質の結晶性が低下する。
【００８３】
上記有機電解質は、上記式（２）で表される有機電解質を含むことが好ましい。上記式（２）で表される有機電解質は、極性が高くかつ第１の液体材料中での安定性に優れている。また、上記式（２）で表される有機電解質の使用により、低電圧で駆動可能であり、かつ長期間にわたって動作可能であるＥＷ素子が得られる。上記式（２）で表される有機電解質は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよく、別種の有機電解質と併用されてもよい。上記式（２）で表される有機電解質は、スルホコハク酸ナトリウムのジエステルである。
【００８４】
上記式（２）中のＲ１及びＲ２はそれぞれアルキル基を表す。上記式（２）中のＲ１及びＲ２の具体例としては、イソブチル基、アミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、２−エチルヘキシル基及びトリデシル基等が挙げられる。但し、これらの基に限定されない。
【００８５】
上記式（２）で表される有機電解質（スルホコハク酸ナトリウムのジエステル）は、市販の界面活性剤として入手が容易であり、高い極性化効果を有し、第１の液体材料中の有機溶媒に溶解しやすい。また、上記式（２）で表される有機電解質は、高い安定性を有し、ＥＷ素子の長期使用にも耐え得る。
【００８６】
上記式（２）中のＲ１及びＲ２のアルキル基の種類は、極性化効果、界面活性効果及び溶解性を考慮して、更に第１の液体材料に含まれる有機溶媒の種類、第２の液体材料に含まれる溶媒の種類を考慮して適宜選ばれる。一般に、長鎖アルキルは界面活性効果が高く、短鎖アルキルは極性化効果が高い。このため、上記式（２）中のＲ１及びＲ２はそれぞれオクチル基又は２−エチルヘキシル基であることが好ましい。上記式（２）中のＲ１及びＲ２はそれぞれ、２−エチルヘキシル基であることがより好ましい。この場合には、溶解性と解離性とのバランスが良好になり、安定性により一層優れた第１の液体材料が得られる。この結果、低電圧で駆動可能であり、かつ長期間にわたって動作可能であるＥＷ素子が得られる。また、上記式（２）中のＲ１及びＲ２がそれぞれ２−エチルヘキシル基である有機電解質は、下記式（２Ａ）で表される。
【００８７】
【化７】
2014102375.tif 000009
【００８８】
上記有機電解質は、上記式（３）で表される有機電解質を含むことが好ましい。上記式（３）で表される有機電解質は、極性が高く、第１の液体材料中での安定性及び溶解性に優れている。また、上記式（３）で表される有機電解質の使用により、低電圧で駆動可能であり、かつ長期間にわたって動作可能であるＥＷ素子が得られる。上記式（３）で表される有機電解質は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよく、別種の有機電解質と併用されてもよい。上記式（３）で表される有機電解質は、有機界面活性剤である。
【００８９】
上記式（３）中のＸは、一価の置換基を表す。上記式（３）中のＸは、炭素数が１以上、６以下であるアルキル基、ハロゲン原子又はニトロ基であることが好ましい。上記炭素数１〜６のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘプチル基等が挙げられる。上記式（３）中のＸが炭素数１〜６のアルキル基である場合に、該アルキル基の炭素数は３以下であることが好ましく、１であることがより好ましい。従って、上記式（３）中のＸが炭素数１〜６のアルキル基である場合に、該アルキル基は、メチル基、エチル基又はプロピル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。上記ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。上記式（３）中のＸがハロゲン原子である場合に、該ハロゲン原子は、塩素原子又は臭素原子であることが好ましい。上記式（３）中のＸは、メチル基、塩素原子又は臭素原子であることが好ましい。この場合には、第１の液体材料での溶解度及び解離度を好適な範囲に制御できる。このため、低電圧で駆動可能であり、かつ安定的な性能を発揮するＥＷ素子が得られる。
【００９０】
上記式（３）において、上記式（３）中のＸのベンゼン環における結合部位は、−ＣＨ＝ＣＯＯＮＨ（４−ｎ）Ｒｎ基に対して、ｍ位又はｐ位であることが好ましい。この場合に、Ｘは、ｍ位に結合したメチル基、ｐ位に結合したメチル基、ｍ位に結合した塩素原子、ｍ位に結合した臭素原子、ｐ位に結合した塩素原子、ｐ位に結合した臭素原子、又はｐ位に結合したニトロ基であることが好ましい。この場合に、有機電解質が適度な極性と溶解性とを有する。
【００９１】
上記式（３）中のＲは一価の有機基を表す。上記式（３）中のＲとしては、アラルキル基及び炭素数が６以上、２０以下である脂肪族炭化水素基等が挙げられる。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−エイコシル基、シクロヘキシル基及びシクロオクチル基等が挙げられる。但し、これらの基に限定されず、Ｒは分岐構造を有していてもよい。上記式（３）中のＲが上記脂肪族炭化水素基である場合に、該Ｒは、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−オクタデシル基又はシクロヘキシル基であることが好ましい。上記アラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェニルエチル基、ナフチルメチル基及びナフチルエチル基等が挙げられる。上記式（３）中のＲがアラルキル基である場合に、該Ｒはベンジル基であることが好ましい。
【００９２】
上記式（３）中のＲは、アラルキル基、又は炭素数が６以上、２０以下である脂肪族炭化水素基であることが好ましい。この場合には、第１の液体材料中での有機電解質の溶解度及び解離度を好適な範囲に制御できる。このため、低電圧で駆動可能であり、かつ安定的な性能を発揮するＥＷ素子が得られる。
【００９３】
上記式（３）中の窒素原子上の置換基の数は１又は２であることが好ましい。従って、上記式（３）中のｎは１又は２であることが好ましい。一概に言えないが、Ｒが長鎖アルキル基（例えば炭素数が１０以上のアルキル基）である場合には、ｎは１であることが好ましい。Ｒが短鎖アルキル基（例えば炭素数が９以下のアルキル基）である場合には、ｎは２であることが好ましい。
【００９４】
なお、第１の液体材料に含まれる上記有機電解質は、第１の液体材料中に予め含有されていてもよい。上記有機電解質を第２の液体材料に含有させ、第１の液体材料を構成する液体材料と有機電解質を含有する第２の液体材料とを接触させることにより、第２の液体材料から第１の液体材料を構成する液体材料に上記有機電解質を移行させて、第１の液体材料を得てもよい。上記有機電解質は第２の液体材料をゲル化させる場合がある。これを利用して、第２の液体材料をゲル化させ、プロセスを簡易化してもよい。
【００９５】
上記第１の液体材料は、必要に応じて酸化防止剤、紫外線防止剤、安定剤及び分散安定剤等の添加剤を含んでいてもよい。また、析出しない範囲で無機電解質を含んでいてもよい。また更に、ＥＷ素子及びＥＷＤの形態により、色素を含んでいてもよい。
【００９６】
（第２の液体材料）
上記第１の液体材料と上記第２の液体材料とは互い混ざり合わない。上記第２の液体材料（低表面エネルギー液体材料）は、表面エネルギーが３５ｍＪ／ｍ２以下である溶媒を含むことが好ましい。上記第２の液体材料に含まれる溶媒の表面エネルギーは、より好ましくは３０ｍＪ／ｍ２以下、更に好ましくは２０ｍＪ／ｍ２以下である。上記第２の液体材料の表面エネルギーが上記上限以下であると、第１の液体材料と第２の液体材料との混合がより一層抑えられる。
【００９７】
使用及び保管時に、上記第２の液体材料が、固化又は結晶化したり、気化又は沸騰したりしないことが好ましい。従って、上記第２の液体材料に含まれる上記溶媒の融点は、好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−２０℃以下、更に好ましくは−３０℃以下、特に好ましくは−４０℃以下である。上記第２の液体材料に含まれる上記溶媒の沸点は好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃を超え、更に好ましくは１２０℃以上、特に好ましくは１５０℃以上である。上記第２の液体材料に含まれる上記溶媒の沸点は１８０℃以上であってもよい。上記第２の液体材料に含まれる溶媒の融点及び沸点は、上記第２の液体材料に含まれる溶媒全体の融点及び沸点で判断される。
【００９８】
上記第２の液体材料の粘度が高いと、ＥＷ素子の動作速度が低下する。このため、上記第２の液体材料の粘度は、動作温度範囲の全領域において、好ましくは３００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは３０ｍＰａ・ｓ以下である。すなわち、上記第２の液体材料の動作温度範囲における粘度の最高値が上記上限以下であることが好ましい。上記動作温度範囲は一般に−１０〜８０℃である。
【００９９】
上記第２の液体材料に含まれる上記溶媒は、有機溶媒であることが好ましい。上記第２の液体材料に含まれる上記溶媒としては、アルカン、シリコーン類及びフルオロカーボン等が挙げられる。上記アルカンとしては、直鎖又は分岐アルカンと環状アルカン等が挙げられる。上記直鎖又は分岐アルカンとしては、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン及びドデカン等が挙げられる。上記環状アルカンとしては、シクロヘキサン及びシクロヘプタン等が挙げられる。上記シリコーン類としては、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン及びドデカメチルペンタシロキサン等が挙げられる。これら以外の溶媒を用いてもよい。上記第２の液体材料において、上記溶媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０１００】
上記第２の液体材料は、一般に着色材料を含む。上記第２の液体材料は、着色材料を含むことが好ましい。上記着色材料は特に限定されない。上記着色材料として、無機系着色材料及び有機系着色材料のいずれも使用可能である。上記無機系着色材料としては、酸化チタン及びカーボンブラック等が挙げられる。上記有機系着色材料としては、フタロシアニン、アゾ化合物及びアントラキノン等が挙げられる。また、上記着色材料として、顔料及び染料のいずれも使用可能である。ＥＷ素子に用いられる着色材料は、低表面エネルギー液体に溶解又は分散するが、高表面エネルギー液体に溶解又分散しない性質を有する必要がある。このため、上記着色材料として、適宜の疎水性を有する着色材料が用いられ、疎水性顔料及び疎水性染料等が好適に用いられる。疎水性を高めるために、上記着色材料は、疎水化処理されていてもよい。
【０１０１】
上記第２の液体材料において、上記溶媒と上記着色材料との組み合わせのうち、直鎖又は分岐アルカンと、カーボンブラックなどの疎水性顔料又はアルキル基変性された染料との組み合わせが好ましい。但し、この組み合わせに限定されない。
【０１０２】
上記第２の液体材料は、必要に応じて酸化防止剤、紫外線防止剤、安定剤、分散安定剤、界面活性剤又は疎水性電解質等の添加剤を含んでいてもよい。
【０１０３】
（ＥＷ素子及びＥＷＤの他の詳細）
以上のように、第１の液体材料中に特定の上記有機電解質を含有させることにより、第１の液体材料の極性が高くなり、第１，第２の液体材料の界面が明確になる。また、第１の液体材料の選択幅が広がることにより、より低電圧でより速い応答速度でＥＷ素子及びＥＷＤを動作させることが可能になり、省エネルギーでかつ良好にＥＷ素子及びＥＷＤを動作させることができる。例えば、良好に動画再生可能になる。特に、省エネルギー化は、ＥＷ素子及びＥＷＤを携帯機器用ディスプレイとして有効に用いることを可能にする。本発明では、ＥＷＤを反射型又は半透過型ディスプレイとして有効に用いることができる。また、本発明では、ＥＷＤを、電子書籍端末、タブレットコンピュータ及び携帯電話端末に有効に用いることができる。
【０１０４】
また、第１の液体材料に含まれる有機溶媒、有機電解質を適宜選択して用いることにより、安定性、解離性、溶解性及びコストなどに適したＥＷ素子用の第１の液体材料を提供できる。この結果、低電圧で、長期間安定した性能を発揮するＥＷ素子及びＥＷＤを安価に提供できる。
【０１０５】
以下、具体的な実施の形態について以下に説明する。なお、本発明は、以下に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。なお、溶媒、試薬は特に記載のない限り和光純薬工業社製の試薬を、特に精製することなく用いた。
【０１０６】
（実施例１）
（基板の作製）
従来の手法により製造した第２の基板１２を作製した。この第２の基板１２の表面は、フッ素樹脂溶液：ＡＦ１６００（デュポン社製）を用いて、スピンコート法により撥水化されている。撥水化層の厚みは１μｍとなるように調整されている。この第２の基板１２では、フォトレジスト：ＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）を用いて、高さ２０μｍ、幅１０μｍの画素壁１５が形成されている。画素壁の間隔は８０μｍである。これは約１インチあたり３００画素（ピクセル）の解像度に相当する。
【０１０７】
また、第２の基板１２では、外周に沿って、光硬化性のシール材１７としてＡ７８５（積水化学工業社製）をディスペンサーで塗布することで、シールパターンが形成されている。
【０１０８】
（有機電解質の合成）
２００ｍＬのナスフラスコに、Ｌ−ロイシン３．２９ｇ（２５ｍｍｏｌ）、１−ドデカノール９．３４ｇ（５０ｍｍｏｌ）、ｐ−トルエンスルホン酸５．７１ｇ（３０ｍｍｏｌ）及びトルエン６０ｍＬを入れた。脱水装置を設置し、オイルバスで１４０℃にて溶液を６時間激しく還流させた。反応混合物を冷却した後、溶媒を減圧留去し、得られた固体をシクロヘキサン、続いてアセトンにて再結晶化した。９．０ｇの繊維状結晶を得た。収率は７６％であった。構造及び純度は核磁気共鳴スペクトル（日本電子社製「ＥＣＸ−４００」）にて確認した。得られたアミノ酸塩エステル系電解質は、上記式（１）で表される有機電解質に相当する。
【０１０９】
（ＥＷ素子の製造）
第２の液体材料１４として、疎水性表面を有するカーボンブラック５質量％をウンデカン９５質量％に溶解させた顔料混合体を用意した。第２の液体材料１４を、画素壁１５が形成された第２の基板１２に満たし、第２の液体材料１４の厚みを５μｍとした。
【０１１０】
合成したアミノ酸塩エステル系電解質０．１質量％をプロピレングリコール９９．９質量％に溶解させて、第１の液体材料１３を得た。得られた第１の液体材料１３を、第２の液体材料１４を充填した第２の基板１２の上からゆっくり注ぎ込んだ。この際、第２の基板１２から第２の液体材料１４が舞い上がったり、他の画素に移行しないようにした。
【０１１１】
第１の液体材料１３の注入後に、第１の基板１１を貼り合わせて、ＥＷ素子を備えており、表示部を有するＥＷＤ１を得た。
【０１１２】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤ１の画素電極１２Ｅに、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加したところ、電圧の上下に応答して、第２の液体材料１４と第１の液体材料１３との界面形状が変化し、図２に示したような画素領域の開口と閉口とが観察された。
【０１１３】
（実施例２）
実施例１と同様にして基板を作製した。また、実施例１で得られたアミノ酸塩エステル系電解質を用意した。
【０１１４】
（ＥＷ素子の製造）
後の段階で第２の液体材料となる液体材料（有機電解質を含む）を得るために、疎水性表面を有するカーボンブラック５質量％をウンデカン９５質量％に溶解させた顔料混合体を用意した。この顔料混合体９７質量部に、実施例１で合成したアミノ酸塩エステル系電解質３質量部を加え、加熱して溶かして、有機電解質を含む液体材料を得た。得られた有機電解質を含む液体材料は、室温（２０℃）で冷却するとゲル化した。得られた有機電解質を含む液体材料を再度加熱し、液化させた後、画素壁１５が形成された第２の基板１２に満たし、有機電解質を含む液体材料の厚みを５μｍとしたところ、画素内で有機電解質を含む液体材料はゲル化した。
【０１１５】
ここに、後の段階で第１の液体材料１３を構成するプロピレングリコール（有機電解質を溶解させていない）を、有機電解質を含む液体材料を充填した第２の基板１２の上からゆっくり注ぎ込んだ。この際、上記有機電解質を含む液体材料はゲル化しているため、注入は容易であった。
【０１１６】
プロピレングリコールの注入後に、第１の基板１１を貼り合わせた。貼り合わせてから１時間後、上記有機電解質を含む液体材料の流動化を確認した。すなわち、上記有機電解質を含む液体材料からプロピレングリコールに有機電解質が移行したことを確認した。有機電解質が移行した後、有機電解質を含む第１の液体材料１３と有機電解質を実質的に含まない第２の液体材料１４とが形成された。得られた第１の液体材料１３における上記有機電解質の濃度は０．１５質量％であった。このようにして、ＥＷ素子を備えており、表示部を有するＥＷＤ１を得た。
【０１１７】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤ１の画素電極１２Ｅに、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加したところ、電圧の上下に応答して、第２の液体材料１４と第１の液体材料１３との界面形状が変化し、図２に示したような画素領域の開口と閉口とが観察された。
【０１１８】
（比較例１）
有機電解質を用いなかったこと以外は、実施例１と同様に、基板を作製し、ＥＷ素子を製造した。
【０１１９】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤの画素電極に、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加をしたところ、第２の液体材料と第１の液体材料との界面形状の変化がわずかに認められたが、第２の液体材料がほぼ全面を覆ったままであり、画像変化として肉眼で捉えることはできなかった。
【０１２０】
比較例１では、画素電極に０Ｖ／５０Ｖのパルス電圧を加えたところで、画素領域の開口と閉口とが観察された。従って、実施例１，２で得られたＥＷ素子と比較例１で得られたＥＷ素子とでは、動作する電圧が全く異なっていた。
【０１２１】
（実施例３）
実施例１と同様にして基板を作製した。
【０１２２】
（ＥＷ素子の製造）
第２の液体材料１４として、疎水性表面を有するカーボンブラック５質量％をウンデカン９５質量％に溶解させた顔料混合体を用意した。第２の液体材料１４を、画素壁１５が形成された第２の基板１２に満たし、第２の液体材料１４の厚みを５μｍとした。
【０１２３】
上記式（２）で表される有機電解質に相当するジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムを用意した。
【０１２４】
ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム０．０１質量％をプロピレングリコール９９．９９質量％に溶解させて、第１の液体材料１３を得た。得られた第１の液体材料を、第２の液体材料１４を充填した第２の基板１２の上からゆっくり注ぎ込んだ。
【０１２５】
第１の液体材料１３の注入後に、第１の基板１１を貼り合わせて、ＥＷ素子を備えており、表示部を有するＥＷＤ１を得た。
【０１２６】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤ１の画素電極１２Ｅに、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加したところ、電圧の上下に応答して、第２の液体材料１４と第１の液体材料１３との界面形状が変化し、図２に示したような画素領域の開口と閉口とが観察された。
【０１２７】
（実施例４）
実施例１と同様にして基板を作製した。
【０１２８】
（有機電解質の合成）
５０ｍＬのサンプル管に、ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム１ｇとレゾルシノール５ｇとを加え、エタノール２０ｍＬをさらに加え、６０℃で加熱攪拌した後、減圧乾燥し、白色の固体を得た。得られた複合有機電解質は、上記式（２）で表される化合物に相当する。
【０１２９】
（ＥＷ素子の製造）
疎水性表面を有するカーボンブラック５質量％をウンデカン９５質量％に溶解させた顔料混合体を用意した。この顔料混合体９４質量部に、合成した複合有機電解質６質量部を加え、加熱して溶かして、有機電解質を含む液体材料を得た。得られた有機電解質を含む液体材料は、室温（２０℃）で冷却するとゲル化した。得られた有機電解質を含む液体材料を再度加熱し、液化させた後、画素壁１５が形成された第２の基板１２に満たし、有機電解質を含む液体材料の厚みを５μｍとしたところ、画素内で有機電解質を含む液体材料はゲル化した。
【０１３０】
ここに、後の段階で第１の液体材料１３を構成するプロピレングリコール（有機電解質を溶解させていない）を、有機電解質を含む液体材料を充填した第２の基板１２の上からゆっくり注ぎ込んだ。この際、上記有機電解質を含む液体材料はゲル化しているため、注入は容易であった。
【０１３１】
プロピレングリコールの注入後に、第１の基板１１を貼り合わせた。貼り合わせてから１時間後、上記有機電解質を含む液体材料の流動化を確認した。すなわち、上記有機電解質を含む液体材料からプロピレングリコールに有機電解質が移行したことを確認した。有機電解質が移行した後、有機電解質を含む第１の液体材料１３と有機電解質を実質的に含まない第２の液体材料１４とが形成された。得られた第１の液体材料１３における上記有機電解質の濃度は０．０５質量％であった。このようにして、ＥＷ素子を備えており、表示部を有するＥＷＤ１を得た。
【０１３２】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤ１の画素電極１２Ｅに、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加したところ、電圧の上下に応答して、第２の液体材料１４と第１の液体材料１３との界面形状が変化し、図２に示したような画素領域の開口と閉口とが観察された。
【０１３３】
（実施例５）
実施例１と同様にして基板を作製した。
【０１３４】
（電解質の合成）
５０ｍＬのサンプル管に、３−メチル桂皮酸１．６２ｇとメタノール１０ｍＬとを入れて、３−メチル桂皮酸をメタノールに溶かした後、ジベンジルアミン１．９７ｇをさらに加えて、溶液を得た。得られた溶液から溶媒を除去し、減圧乾燥して白色の固体を得た。得られた３−メチル桂皮酸ジベンジルアンモニウムは、上記式（３）で表される有機電解質に相当する。
【０１３５】
（ＥＷ素子の製造）
第２の液体材料１４として、疎水性表面を有するカーボンブラック５質量％をウンデカン９５質量％に溶解させた顔料混合体を用意した。第２の液体材料１４を、画素壁１５が形成された第２の基板１２に満たし、第２の液体材料１４の厚みを５μｍとした。
【０１３６】
合成した３−メチル桂皮酸ジベンジルアンモニウム０．２５質量％をプロピレングリコール９９．７５質量％に溶解させて、第１の液体材料１３を得た。得られた第１の液体材料１３を、第２の液体材料１４を充填した第２の基板１２の上からゆっくり注ぎ込んだ。
【０１３７】
第１の液体材料１３の注入後に、第１の基板１１を貼り合わせて、ＥＷ素子を備えており、表示部を有するＥＷＤ１を得た。
【０１３８】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤ１の画素電極１２Ｅに、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加したところ、電圧の上下に応答して、第２の液体材料１４と第１の液体材料１３との界面形状が変化し、図２に示したような画素領域の開口と閉口とが観察された。
【０１３９】
（実施例６）
実施例１と同様にして基板を作製した。また、実施例５で得られた３−メチル桂皮酸ジベンジルアンモニウムを用意した。
【０１４０】
（ＥＷ素子の製造）
疎水性表面を有するカーボンブラック５質量％をウンデカン９５質量％に溶解させた顔料混合体を用意した。この顔料混合体９５質量部に、実施例５で得られた３−メチル桂皮酸ジベンジルアンモニウム５質量部を加え、加熱して溶かして、有機電解質を含む液体材料を得た。室温（２０℃）で冷却するとゲル化した。得られた有機電解質を含む液体材料を再度加熱し、液化させた後、画素壁１５が形成された第２の基板１２に満たし、有機電解質を含む液体材料の厚みを５μｍとしたところ、画素内で有機電解質を含む液体材料はゲル化した。
【０１４１】
ここに、後の段階で第１の液体材料１３を構成するプロピレングリコール（有機電解質を溶解させていない）を、有機電解質を含む液体材料を充填した第２の基板１２の上からゆっくり注ぎ込んだ。この際、上記有機電解質を含む液体材料はゲル化しているため、注入は容易であった。
【０１４２】
プロピレングリコールの注入後に、第１の基板１１を貼り合わせた。貼り合わせてから１時間後、上記有機電解質を含む液体材料の流動化を確認した。すなわち、上記有機電解質を含む液体材料からプロピレングリコールに有機電解質が移行したことを確認した。有機電解質が移行した後、有機電解質を含む第１の液体材料１３と有機電解質を実質的に含まない第２の液体材料１４とが形成された。得られた第１の液体材料１３における上記有機電解質の濃度は０．２５質量％であった。このようにして、ＥＷ素子を備えており、表示部を有するＥＷＤ１を得た。
【０１４３】
（ＥＷ素子の動作確認）
得られたＥＷＤ１の画素電極１２Ｅに、０Ｖ／１０Ｖのパルス電圧で１ヘルツの電圧を印加したところ、電圧の上下に応答して、第２の液体材料１４と第１の液体材料１３との界面形状が変化し、図２に示したような画素領域の開口と閉口とが観察された。
【０１４４】
また、実施例１〜６で得られたＥＷＤでは、長期間、安定して用いることができ、また、高温及び低温の温度条件下のストレスにも耐え得ることを確認した。実施例１〜６で得られたＥＷＤでは、印加電圧が低減され、駆動速度が速いため、例えば、表示素子として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１…ＥＷＤ
１１…第１の基板
１２…第２の基板
１３…第１の液体材料
１４…第２の液体材料
１５…画素壁
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ…ＥＷ素子
１７…シール材
【図１】
2014102375.tif 000013
【図２】
2014102375.tif 000014