(57)【要約】【課題】エレクトロウェッティングによる液滴動作には一般に水を含む極性溶媒を使うことが示されているが、水は蒸発しやすく、体積が変化するという課題がある。【解決手段】本発明の一態様に係る溶媒制御装置を用いて、溶媒の位置を制御する溶媒制御方法は、前記溶媒制御装置は、基板と、前記基板上に配置される複数の電極と、前記基板及び前記複数の電極を覆うように配置されている誘電体と、前記誘電体の上に配置され、かつ、撥水性を有する撥水膜とを備え、前記複数の電極に電圧を印加することにより、前記撥水膜の上の溶媒の位置を制御し、前記溶媒は、アミド、グリコール、グリセリン、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、多価アルコールのうち少なくとも１つを含み、かつ、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する。【選択図】図１
2016116248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒制御装置を用いて、溶媒の位置を制御する溶媒制御方法であって、
前記溶媒制御装置は、
基板と、
前記基板上に配置される複数の電極と、
前記基板及び前記複数の電極を覆うように配置されている誘電体と、
前記誘電体の上に配置され、かつ、撥水性を有する撥水膜とを備え、
前記複数の電極に電圧を印加することにより、前記撥水膜の上の溶媒の位置を制御し、
前記溶媒は、アミド、グリコール、グリセリン、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、多価アルコールのうち少なくとも１つを含み、かつ、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する、溶媒制御方法。
【請求項２】
前記溶媒は、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテル、及びテトラブロモエタンから選択される少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の溶媒制御方法。
【請求項３】
前記溶媒は、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテルから選択される少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の溶媒制御方法。
【請求項４】
前記溶媒は、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２２．０（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する、
請求項３に記載の溶媒制御方法。
【請求項５】
前記溶媒は、３μＬ以上１０μＬ以下の体積を有する、
請求項４に記載の溶媒制御方法。
【請求項６】
溶媒制御装置による溶媒の位置を制御する溶媒制御方法に用いられる溶媒であって、
前記溶媒制御装置は、
基板と、
前記基板上に配置される複数の電極と、
前記基板及び前記複数の電極を覆うように配置されている誘電体と、
前記誘電体の上に配置され、かつ、撥水性を有する撥水膜とを備え、
前記溶媒制御方法は、前記複数の電極に電圧を印加することにより、前記撥水膜の上の溶媒の位置を制御し、
前記溶媒は、アミド、グリコール、グリセリン、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、多価アルコールのうち少なくとも１つを含み、かつ、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する、溶媒。
【請求項７】
前記溶媒は、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテル、及びテトラブロモエタンから選択される少なくとも１つを、所定以上の割合で含む、
請求項６に記載の溶媒。
【請求項８】
前記溶媒は、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテルから選択される少なくとも１つを含む、
請求項６に記載の溶媒。
【請求項９】
前記溶媒は、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２２．０（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する、
請求項８に記載の溶媒。
【請求項１０】
前記溶媒は、３μＬ以上１０μＬ以下の体積を有する、
請求項９に記載の溶媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶媒制御方法、及び溶媒制御方法に用いられる溶媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
「エレクトロウェッティング（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ：ＥＷ）」を用いた、液滴の移動制御がある。ＥＷとは、電圧の印加により固体表面の液滴の濡れを制御する技術である。
【０００３】
ＥＷを用いた制御装置の一例は、基板と、基板の上に配置された複数の電極と、複数の電極の上に配置された撥水膜とを備える。撥水膜の上に液滴を滴下し、各々の電極への電圧の印加を制御し、液滴を動作させることで、液滴の位置を移動させる。
【０００４】
撥水被膜層の極性力成分が水と撥水材料との界面に働く力を決定する要因の１つであることが開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
水以外のエレクトロウェッティングに用いる極性溶媒として、種々の有機溶媒やイオン液体が開示されている。極性溶媒の条件は、粘度、液滴の表面張力、及び導電率を示している（特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３７０６８７号公報
【特許文献２】特表２０１２−５２０４８５号公報
【特許文献３】特表２０１３−５０１２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献に係る装置は、溶媒を滴下して所定時間後においても、溶媒を動作するか否かの検討が十分にされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る溶媒制御装置を用いて、溶媒の位置を制御する溶媒制御方法は、前記溶媒制御装置は、基板と、前記基板上に配置される複数の電極と、前記基板及び前記複数の電極を覆うように配置されている誘電体と、前記誘電体の上に配置され、かつ、撥水性を有する撥水膜とを備え、前記複数の電極に電圧を印加することにより、前記撥水膜の上の溶媒の位置を制御し、前記溶媒は、アミド、グリコール、グリセリン、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、多価アルコールのうち少なくとも１つを含み、かつ、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示による溶媒制御方法は、溶媒を滴下して所定時間後においても、溶媒を動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】溶媒制御装置１００の一例を上面から見た図である。
【図２】溶媒制御装置１００の一例を側面から見た図である。
【図３Ａ】溶媒２０３の位置を制御する方法の一例を示す図である。
【図３Ｂ】溶媒２０３の位置を制御する方法の一例を示す図である。
【図３Ｃ】溶媒２０３の位置を制御する方法の一例を示す図である。
【図３Ｄ】溶媒２０３の位置を制御する方法の一例を示す図である。
【図４】溶媒の極性力成分と最低駆動電圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態を説明する前に、本発明の基礎となった知見を説明する。
【００１２】
本発明者らは、溶媒の極性力成分に基づいて、溶媒の位置を制御するために実験を行った。実験の結果、滴下した後の時間に応じて、溶媒を動作させることができるか否かという点に違いがあることを見出した。
【００１３】
さらに、本発明者らは、溶媒の極性力成分だけではなく、溶媒の材料及び体積に依存して、溶媒が動作するか否かについて、新たな知見を得た。具体的な内容については、実施の形態及び実施例を用いて、説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
以下、図面を用いて、実施の形態を説明する。
【００１５】
「エレクトロウェッティング（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ：ＥＷ）」とは、極性を有する液滴に電圧を印加することで液滴の濡れを制御する手法を意味する。
【００１６】
図１に、溶媒制御装置１００の一例を上面から見た図を示す。図２に、溶媒制御装置１００の一例の側面の断面図を示す。
【００１７】
図１及び図２に示す溶媒制御装置１００は、基板２０４と、複数の電極２０１と、誘電体２０５と、撥水膜２０６とを備える。なお、図１では、誘電体２０５及び撥水膜２０６を省略している。実際は、少なくとも複数の電極２０１の上に、誘電体２０５及び撥水膜２０６が配置されている。
【００１８】
溶媒制御装置１００は、複数の電極２０１に電圧を印加することで、撥水膜２０６の上に配置される溶媒２０３の位置を制御する。以下、各構成について説明する。
【００１９】
＜基板２０４＞
基板２０４は、公知の絶縁性を有する材料が用いられる。絶縁性を有する材料の例は、ガラス、サファイアなどである。
【００２０】
基板２０４として、導電性を有する材料、若しくは、シリコン又は金属を含む半導体材料の上に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、又は高分子材料などの絶縁性材料を被覆した基板を用いてもよい。
【００２１】
＜電極２０１＞
複数の電極２０１は、後述する誘電体２０５の内部に配置される。又は、複数の電極２０１は、基板２０４の上に配置され、かつ、上部を誘電体２０５が覆うように配置される。
【００２２】
図２に示すように、複数の電極２０１のそれぞれは、互いに離れた位置に配置される。２つの電極２０１の間の距離は、電極２０１の幅より小さい。２つの電極２０１の間の距離の例は、１ｍｍ以下であることが望ましい。複数の電極２０１におけるそれぞれの電極を、電極２０１ａ、電極２０１ｂ、電極２０１ｃ、電極２０１ｄ、電極２０１ｅとも表記する。電極２０１ａ、電極２０１ｂ、電極２０１ｃ、電極２０１ｄ、電極２０１ｅを総称して、電極２０１とも表記する。
【００２３】
複数の電極２０１は、電圧が印加される。図１及び図２に示すように、例えば、複数の電極２０１のそれぞれには、電極配線２０２が電気的に接続されている。例えば、電極２０１ａ、電極２０１ｂ、電極２０１ｃ、電極２０１ｄ、電極２０１ｅに、電極配線２０２ａ、電極配線２０２ｂ、電極配線２０２ｃ、電極配線２０２ｄ、電極配線２０２ｅのそれぞれが、電気的に接続されている。
【００２４】
電源（電圧印加部）２０７は、電極配線２０２を介して、複数の電極２０１の少なくとも１つに電圧を印加することで、溶媒２０３の位置を制御する。詳細は後述する。
【００２５】
電極２０１は、電気伝導性を有する公知の材料を用いることができる。電極２０１の材料の例は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、及びＡｇから選択される少なくとも１種類の金属である。
【００２６】
また、溶媒制御装置１００を表示装置などに用いることにより、光透過性を有する電極が必要な場合には、電極２０１として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）又はＺｎＯを含む透明導電性材料を用いることが望ましい。
【００２７】
また、電極２０１の材料として、Ｃｒ又はＴｉなどの用いることにより、電極２０１と、基板２０４又は誘電体２０５との密着性を向上させることができる。
【００２８】
電極２０１は、蒸着法又はスパッタ法などの公知の成膜方法を用いることにより、形成され得る。
【００２９】
電極２０１は、０．０１μｍ以上２μｍ以下の厚みを有することが望ましい。
【００３０】
例えば、基板２０４の上に、２μｍよりも大きい厚みを有する電極２０１を形成した場合、基板２０４に表面における、電極２０１が形成されている領域の高さと、電極２０１が形成されていない領域の高さとの差が大きい。その結果、誘電体２０５及び撥水膜２０６を形成する際に、誘電体２０５及び撥水膜２０６の中で高さの異なる領域が形成される可能性があるため、溶媒２０３の移動させる際に影響ができる可能性がある。
【００３１】
０．０１μｍよりも小さい厚みを有する電極２０１は、電気抵抗が高くなり、電極２０１及び電極配線２０２の電気抵抗が高くなる。つまり、電圧が印加される部分（電極２０１及び電極配線２０２）の電気抵抗が高くなるため、電圧印加部２０７から印加した電圧が損失するため、電極２０１に所望の電圧を印加することが難しくなる。
【００３２】
＜誘電体２０５＞
誘電体２０５は、電極２０１の上に配置される。また、誘電体２０５は、基板２０４の上にも配置されても良い。誘電体２０５は、公知の絶縁材料を用いることができる。誘電体２０５の例は、高分子化合物、無機化合物の各種酸化物、複合酸化物、又は窒化物などの絶縁材料である。
【００３３】
電極２０１に電圧を印加された場合において、誘電体２０５は、大きい静電容量を有することが望ましい。よって、誘電体２０５は、１μｍ以下の厚みを有する膜を形成することが可能な誘電体材料、又は高い比誘電率を有する材料を用いることができる。
【００３４】
誘電体２０５が高分子化合物で構成される場合には、ディッピング法、スプレーコート法、又はスピンコート法などの公知の方法を用いて、誘電体２０５を形成することができる。誘電体２０５が無機化合物で構成される場合には、スパッタ法、スプレーコート法、又はスピンコート法などの公知の方法を用いて、誘電体２０５を形成することができる。
【００３５】
＜撥水膜２０６＞
誘電体２０５の上に配置される。撥水膜の材料の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＴＦＥ）又はＡＦ１６００（デュポン社製）などフルオロアルキル鎖を有する化合物である。
【００３６】
一般的に、撥水膜２０６は、フルオロアルキル鎖を有することにより、高い撥水性能を有する。
【００３７】
フルオロアルキル鎖を有する化合物のうち、シランカップリング剤を有する化合物は、誘電体２０５とカップリング反応することで共有結合するため、誘電体２０５と撥水膜２０６との剥離が防止できるため、望ましい。
【００３８】
誘電体２０５とシランカップリングが可能なフルオロアルキル鎖を有する化合物の例は、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、パーフルオロオクチルトリメトキシシラン、パーフルオロデシルトリメトキシシラン、パーフルオロオクチルトリクロロシラン、パーフルオロデシルトリクロロシラン、サイトップ（登録商標）（旭ガラス製）、又はオプツール（ダイキン工業製）である。
【００３９】
撥水膜２０６は、その表面上で溶媒を動作させるため、溶媒に対して付着力が弱いほうが望ましい。より具体的な一例は、溶媒２０３に対して、滑落角が３０°以下である。
【００４０】
＜溶媒２０３＞
溶媒２０３の例は、アミド、グリコール、グリセリン、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、及び多価アルコールから選択される少なくとも１種類を含む材料である。
【００４１】
溶媒２０３の具体的な例は、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテル、及びテトラブロモエタンから選択される少なくとも１つを含む。
【００４２】
溶媒２０３は、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する。
【００４３】
より望ましくは、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテルから選択される少なくとも１つを含み、かつ、極性力成分が３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下である。
【００４４】
さらに望ましくは、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテルから選択される少なくとも１つを含み、かつ、極性力成分が３．１（ｍＮ／ｍ）以上２２．０（ｍＮ／ｍ）以下である。
【００４５】
実施例において、上述の具体的な内容を詳細に説明する。
【００４６】
なお、ホルムアミドは、所定以上に高い極性力成分、及び高い沸点を有することにより、エレクトロウェッティングによる液滴動作が安定して起きるので、特に好ましく用いることができる。
【００４７】
なお、エチレングリコールモノエチルエーテルは、所定以上の極性力成分を有し、かつ、融点が低く沸点が高いことから、特に低温動作が必要なエレクトロウェッティングによる液滴動作において好ましく用いることができる。
【００４８】
＜溶媒制御方法＞
次に、図３Ａ〜図３Ｄを用いて、溶媒制御装置１００における液滴制御方法を説明する。
【００４９】
図３Ａ〜図３Ｄは、図１と同様に、誘電体２０５及び撥水膜２０６を省略しているが、実際は、電極２０１の上に、誘電体２０５及び撥水膜２０６が配置されている。
【００５０】
＜図３Ａ＞
図３Ａに示すように、撥水膜２０６の上に、溶媒２０３を配置する。溶媒２０３は、少なくとも２つの電極２０１の上に位置する。図３Ａにおいては、溶媒２０３は、電極２０１ａ及び電極２０１ｂの上に位置する。
【００５１】
＜図３Ｂ＞
図３Ａの状態から電極２０１ｂのみに電圧が印加されるように、電圧を印加する。例えば、電極２０１ｂが、図示しない電極配線２０２ｂ及び電圧印加部２０７と電気的に接続されている場合には、電圧印加部２０７により電極配線２０２ｂを介して電極２０１ｂに電圧を印加する。溶媒２０３のうち電極２０１ｂの上に位置する部分は、濡れ性の変化により接触角が小さくなり、撥水膜２０６との接触面積が拡大する。その結果、溶媒２０３は、現在の位置から電極２０１ｂの上方に向かって、移動する。
【００５２】
具体的には、図３Ｂに示すように、矢印Ａの方向に、溶媒２０３は移動する。
【００５３】
＜図３Ｃ＞
図３Ｂの状態から電極２０１ｃのみに電圧が印加されるように、電圧を印加する。その結果、図３Ｃに示すように、矢印Ａの方向に、溶媒２０３は移動する。
【００５４】
なお、電極２０１ｂ及び電極２０１ｃに対して、電圧を印加しても良い。電極２０１ｂ及び電極２０１ｃの両方に電圧を印加した後に、電極２０１ｃのみに電圧を印加することにより、図３Ｃに示すように、溶媒２０３を電極２０１ｃの上方に移動させることができる。
【００５５】
＜図３Ｄ＞
図３Ｃの状態から電極２０１ｃのみに電圧が印加されるように、電圧を印加する。その結果、図３Ｄに示すように、矢印Ａの方向に、溶媒２０３は移動する。
【００５６】
このように、溶媒２０３の少なくとも一部が上部に位置する電極２０１に電圧を印加することにより、その電極２０１の上部に位置する溶媒２０３の濡れ性が変化する。その結果、溶媒２０３は、撥水膜２０６の上で、位置が移動する。
【００５７】
溶媒２０３を図３Ａ〜図３Ｄに示す矢印Ａの方向だけではなく、電圧を電極の位置を制御することで、矢印Ａの反対方向にも溶媒２０３の位置を移動（制御）することができる。
【００５８】
以下、実施例により、本開示をより詳細に教示する。
【００５９】
（実施例１）
基板２０４として、ガラス基板を準備した。
【００６０】
ガラス基板上に、フォトリソグラフィを用いて、クロム及び金からなる電極２０１及び電極配線２０２を形成した。
【００６１】
具体的には、説明する。ガラス基板の上面全体に、クロム及び金を蒸着した。クロム及び金の上面にレジストを塗布した。レジストを塗布した後に、フォトマスクを用いて、露光した。露光後、レジストを除去し、エッチングすることで、クロム及び金を所望の形状に形成した。
【００６２】
図１に示すように、電極２０１及び電極配線２０２の形状を形成した。電極２０１は、幅方向に０．５ｍｍであり、縦方向３ｍｍであった。ここで、幅方向とは、図１に示す左右の方向であり、後述する溶媒２０３が移動する方向である。縦方向は、幅方向に対して、垂直な方向である。幅方向に、４０個の電極２０１が並ぶように形成された。各電極２０１の間は、５０μｍであった。４０個の電極２０１は、幅方向に４１ｍｍの長さを有していた。
【００６３】
誘電体２０５として、スパッタ法を用いて、ガラス基板と、クロム及び金からなる電極２０１及び電極配線２０２との上に、１５０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ2を形成した。
【００６４】
撥水膜２０６として、スピンコート法を用いて、ＳｉＯ2の上に、アモルファスフッ素化高分子薄膜（ＣＹＴＯＰ（登録商標）旭硝子（株）製）を形成した。撥水膜２０６の膜厚はおよそ２μｍであった。
【００６５】
溶媒２０３は、ホルムアミドを用いた。溶媒２０３の量は、３μＬ、５μＬ、及び１０μＬの３種類であった。
【００６６】
ホルムアミドを撥水膜２０６の上に滴下した後、電極配線２０２を介して、電極２０１に電圧１５０Ｖを印加して、溶媒２０３が動くか否かについて、実験を行った。
【００６７】
ホルムアミドを撥水膜２０６の上に滴下と同時に、電極２０１への電圧の印加と、電圧を印加する電極２０１の切替（以下、電圧印加の切替とも表記する。）を開始した。０．１秒ごとに、各電極２０１への電圧印加を切替えた。４秒間で、４０個の電極２０１の端から端まで電圧が印加される条件とし、４秒ごとに電圧の印加方向を逆になるようにして、溶媒２０３が４秒ごとに左右に往復動作する条件とした。溶媒２０３の滴下直後、滴下から５分後、滴下から１０分後のそれぞれの時刻に、ホルムアミドが動作するか否かの実験を行った。
【００６８】
（実施例２）
溶媒２０３として、エチレングリコールモノエチルエーテルを用いた以外は、実施例１と同様に実験が行われた。表１に、実験結果を示す。
【００６９】
（実施例３）
溶媒として、テトラブロモエタン（Ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｅｔｈａｎｅ：ＴＢＥ）を用いたこと以外は実施例１と同様に実験が行われた。表１に、実験結果を示す。
【００７０】
（比較例１）
溶媒として、水を用いたこと以外は、実施例１と同様に実験が行われた。表１に、実験結果を示す。
【００７１】
（比較例２）
溶媒として、エタノールを用いたこと以外は、実施例１と同様に実験が行われた。表１に、実験結果を示す。
【００７２】
（比較例３）
溶媒として、非極性溶媒のｎ−ヘキサデカンを用いたこと以外は、実施例１と同様に実験が行われた。表１に、実験結果を示す。
【００７３】
＜表１の実験結果＞
表１に、実施例１から３、及び比較例１から３の実験結果を示す。
【００７４】
【表１】
2016116248.tif 000003
【００７５】
表１に示すように、実施例１及び実施例２の溶媒を用いた場合、溶媒の体積及び時刻に依存せず、溶媒は動作した。なお、本実施例において、溶媒が動作したか否かは、溶媒２０３がその時刻を過ぎて最初に動作方向が切り替わった場所を起点に、４秒経過した後、２０ｍｍ以上動作したものを「動作する」と判断し、動作が２０ｍｍに満たないものを「動作しない」と判断した。溶媒が動作したか否かを判断できる方法としては、公知の方法を用いても同様の結果が得られると考えられる。
【００７６】
実施例３のＴＢＥは、３μＬで、滴下直後、滴下から５分後、及び滴下から１０分後の時に、液滴は動作した。また、実施例３のＴＢＥは、５μＬで、滴下直後、滴下から５分後、及び滴下から１０分後の時に、液滴は動作した。
【００７７】
しかし、ＴＢＥが５μＬで、かつ、滴下直後、滴下から５分後、及び滴下から１０分後の時、及びＴＢＥが１０μＬで、滴下直後、滴下から５分後、及び滴下から１０分後の時は、ＴＢＥは動作しなかった。５μＬ及び１０μＬを有するＴＢＥは、電圧が印加された時に、濡れ性が変化する様子は観察されたが、動かなかった。
【００７８】
比較例１に水は、いずれの体積においても、滴下直後は、動作した。しかし、滴下直後から水は蒸発を始め、水の体積が減少した。滴下から５分後には、３μＬ及び５μＬの体積を有する水は蒸発し、およそ全ての水がなくなったため、動作しないと判断した。１０μＬの体積を有する水の場合は、５分後に数μＬに満たない体積となり、動作しない状態となった。同じ体積にもかかわらず数μＬで動作しなかったのは、水が蒸発したあとに撥水膜２０６上に汚れ（又は水垢）が付着したためと考えられる。比較例１の水は、いずれの体積においても１０分後には水がなくなり、動作しないと判断した。
【００７９】
比較例２のエタノールは、いずれの体積及び時間においても、動作しなかった。電圧を印加した際、電極の上で、エタノールの濡れ性が変化する様子が確認できたが、動かなかった。これは、エタノールの極性力成分が小さいためと考えられる。また、いずれの体積を有するエタノールは、滴下から５分経過後、又は１０分経過後に、蒸発した。
【００８０】
比較例３のｎ−ヘキサデカンは、いずれの体積及び時間においても、動作しなかった。電圧を印加した状態でも、ｎ−ヘキサデカンの濡れ性が変化した様子は確認できず、ｎ−ヘキサデカンは動作しなかった。
【００８１】
以上の結果から、実施例１から実施例３では、溶媒を滴下から所定時間後でも、溶媒が動作するのに対して、比較例１から３では、溶媒を滴下から所定時間後は、動作しなかった。言い換えると、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテル、又はＴＢＥを溶媒として用いることにより、溶媒を滴下から所定時間後でも、溶媒が動作することがわかった。
【００８２】
さらに、実施例１及び２は、溶媒の体積が大きい場合でも、溶媒が動作した。言い換えると、ホルムアミド、又はエチレングリコールモノエチルエーテルを溶媒として用いることにより、溶媒の体積が大きい場合でも、溶媒が動作することがわかった。
【００８３】
次に、実施例４及び５により、ホルムアミド及びエチレングリコールモノエチルエーテルを混合した場合でも同様に効果が得られるか否かについて、実験を行った。
【００８４】
（実施例４）
電極２０１及び電極配線２０２の材料は、ＩＴＯを用いた。
【００８５】
基板上に、電極２０１及び電極配線２０２を形成した。
【００８６】
誘電体２０５として、スパッタ法により、ガラス基板と、ＩＴＯからなる電極２０１及び電極配線２０２との上に、１５０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ2を形成した。
【００８７】
撥水膜２０６として、スピンコートにより、ＳｉＯ2の上に、およそ２μｍの厚みを有するＣＹＴＯＰ（登録商標）旭硝子（株）製）を塗布した。
【００８８】
実施例３の溶媒２０３として、ホルムアミド及びエチレングリコールモノエチルエーテルを混合した溶媒を用いた。表２に示すように、具体的な比率は、ホルムアミドが３６．５％であり、エチレングリコールモノエチルエーテルが６３．５％であった。混合割合は体積分率を示している。
【００８９】
１０μＬの溶媒２０３を撥水膜２０６の上に滴下した直後、及び滴下から３０分後のそれぞれの時刻に、溶媒が動作するか否かの実験を行った。実験環境は、大気中であった。表３に、実験結果を示す。
【００９０】
（実施例５）
溶媒として、ホルムアミド及びエチレングリコールモノエチルエーテルの混合比率が異なること以外は、実施例４と同様に実験が行われた。表２に示すように、具体的な比率は、ホルムアミドが９０．７％であり、エチレングリコールモノエチルエーテルが９．３％であった。混合割合は体積分率を示している。
【００９１】
次に、実施例６により、ホルムアミド及び水を混合した場合でも同様に効果が得られるか否かについて、実験を行った。表３に、実験結果を示す。
【００９２】
（実施例６）
溶媒として、水及びホルムアミドの混合比率を用いた以外は、実施例３と同様に実験が行われた。具体的な比率は、水が２０％であり、ホルムアミドが８０％であった。混合割合は体積分率を示している。
【００９３】
なお、実施例４から６に用いた溶媒のそれぞれの材料は、ＪＩＳ  Ｋ６７６８に定められている表面張力３０ｍＮ／ｍ、４０ｍＮ／ｍ、５０ｍＮ／ｍ、６０ｍＮ／ｍを有する材料に相当する。表３に、実験結果を示す。
【００９４】
表２に、実施例４から６の具体的な比率を示す。
【００９５】
【表２】
2016116248.tif 000004
【００９６】
＜表３の実験結果＞
実施例４から６に加えて、実施例２についても、１０μＬの溶媒２０３を撥水膜２０６の上に滴下した直後、及び滴下から３０分後のそれぞれの時刻に、溶媒が動作するか否かの実験を行った。表３に、実験結果を示す。
【００９７】
【表３】
2016116248.tif 000005
【００９８】
実施例２、及び４から６の溶媒に対する実験結果によると、滴下した直後、及び滴下から３０分後のそれぞれの時刻で、溶媒が動作することがわかった。電極２０１をＩＴＯとで構成した場合、実施例１よりも電極２０１の抵抗は高くなる。つまり、電圧の印加の際には不利な条件となるが、実施例１の場合と溶媒の動作に変化はなく、実施例１及び実施例２における電極２０１の種類が異なることに依存した、溶媒２０３の動作への影響は少ないと考えられる。
【００９９】
なお、実施例６は、滴下から３０分後の時刻において、溶媒の体積が減少していることが観察された。溶媒に含まれる水が蒸発したと考えられる。溶媒に含まれる水が蒸発した場合でも、実施例６の溶媒は動作した。
【０１００】
実施例４及び５の結果から、ホルムアミド及びエチレングリコールモノエチルエーテルの混合物を溶媒に用いた時に、電圧を印加することにより溶媒が動作することがわかった。
この結果から、実施例１から３の材料の混合物は、電圧が印加されることにより、溶媒は動作すると考えられる。
【０１０１】
実施例６の結果から、エチレングリコールモノエチルエーテル及び水の混合物を溶媒として用いた時、滴下から３０分後でも、電圧を印加することにより溶媒が動作することがわかった。溶媒を水で構成した場合、滴下から３０分後において、電圧を印加することにより溶媒は動作しない。つまり、実施例１から３の材料と、溶媒として用いられた場合に動作しない材料との混合物は、滴下から３０分後でも、電圧を印加することにより溶媒が動作すると考えられる。溶媒として用いられた場合に動作しない材料を混合する割合は、所定以下であることが望ましいと考えられる。所定より多い割合で、溶媒として用いられた場合に動作しない材料を混合することで、溶媒が動作しづらくなると考えられるからである。実施例６の結果から、所定の割合の例は、２０％である。
【０１０２】
表４に、上述の実施例１〜６、及び比較例１〜３について、表面張力（γ）と極性力成分（γP）とを示す。また、表４に、溶媒を滴下した直後、及び滴下から３０分後に、電圧を印加することにより、溶媒が動作したか否かを示した。
【０１０３】
【表４】
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【０１０４】
溶媒の体積は、３μＬであった。実施例１〜３及び比較例１〜３については、表１の結果から、滴下から３０分後に溶媒が動作するか否かの結果を追加している。実施例１〜３及び比較例１〜３の滴下から３０分後の結果は、滴下から１０分後の結果と同様であった。
【０１０５】
極性力成分の算出方法を説明する。（式１）に拡張Ｆｏｗｋｅｓ式を示す。表面張力（γ）は、（式２）に示される分散成分（γd）、極性成分（γp）、水素結合成分（γh）の和として表される。極性力成分は、極性成分と水素結合成分との和で表される。（式１）と（式２）とを用いて、γpを算出した。
【０１０６】
【数１】
2016116248.tif 000007
【０１０７】
【数２】
2016116248.tif 000008
【０１０８】
ここで、ｃｏｓθは、接触角を示す。γSは、撥水膜の表面張力を示す。γSdは、撥水膜の分散成分を示す。γSpは、撥水膜の極性成分を示す。γShは、撥水膜の水素結合成分を示す。γLは、溶媒の表面張力を示す。γLdは、溶媒の分散成分を示す。γLpは、溶媒の極性成分を示す。γLhは、溶媒の水素結合成分を示す。本実施例の溶媒の極性力成分）は、溶媒の極性成分と溶媒の水素結合成分との和で表される。
【０１０９】
接触角計（協和界面化学社製「ＤＭ５００」）を用いて、溶媒の接触角を測定した。
【０１１０】
表面張力（γS）、分散成分（γSd）、極性成分（γSp)、及び水素結合成分（γSh）が既知の撥水膜を２種類用意した。２種類の撥水膜に、表面張力（γL）が既知の溶媒を滴下し、２種類の撥水膜のそれぞれについて、接触角ｃｏｓθ（つまり、２種類の接触角）を得た。
【０１１１】
２種類の撥水膜により得られた２つの（式１）と（式２）により、溶媒の極性成分（γLp）と溶媒の水素結合成分（γLh）とを求めた。次に、極性成分（γLp）と水素結合成分（γLh）の和で表される溶媒の極性力成分を算出した。
【０１１２】
＜表１及び表４の実験結果＞
表４に示すように、実施例１から６は、アミド、グリコール、グリセリン、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、及び多価アルコールから選択される少なくとも１種類であり、かつ、３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の極性力成分を有する。より具体的には、実施例１から６の材料は、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテル、及びテトラブロモエタンから選択される少なくとも１つを含む。これにより、溶媒を滴下して所定時間後においても、溶媒を動作させることができる。
【０１１３】
なお、表４に示すように、実施例３に係るテトラブロモエタンの体積は、３μＬの時は、溶媒は動作した。しかし、表１に示すように、テトラブロモエタンの体積の５μＬ及び１０μＬの時は、溶媒は動作しなかった。つまり、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテル、及びテトラブロモエタンから選択される少なくとも１つを含み、かつ、極性力成分が３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）であっても、溶媒の体積に依存して、溶媒を動作させることができなかった。
【０１１４】
実施例３の極性力成分は、３．２（ｍＮ／ｍ）であった。一方、実施例２の極性成分は、実施例３の極性力成分とほぼ同様である、３．３（ｍＮ／ｍ）であった。しかし、表１に示すように、実施例２の溶媒は、体積に依存せず、溶媒は動作したが、実施例３では、体積に依存して、溶媒の動作する否かに変化があった。つまり、本発明者らは、極性力成分だけではなく、溶媒の材料等に依存して、溶媒が動作するか否かには、違いがあることを見出した。
【０１１５】
実施例１、２、４から６のように、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテルから選択される少なくとも１つを含み、かつ、極性力成分が３．１（ｍＮ／ｍ）以上２８．８（ｍＮ／ｍ）以下の場合に、溶媒の体積の依存を低減し、かつ、溶媒を滴下して所定時間後においても、溶媒を動作させることができる
また、実施例６では、滴下から３０分後でも溶媒を動作することができたが、溶媒の体積が減少した。この結果は、溶媒は、水を含むことにより、所定以上の極性成分を有することになるが、体積の低減を引き起こしていることを示す。体積が低減することにより、複数の電極の上に配置されることが難しくなる可能性がある。よって、溶媒が滴下された後に、溶媒の体積の低減を抑制することが望ましい。
【０１１６】
したがって、実施例１、２、４、及び５のように、ホルムアミド、エチレングリコールモノエチルエーテルから選択される少なくとも１つを含み、かつ、極性力成分が３．１（ｍＮ／ｍ）以上２２．０（ｍＮ／ｍ）以下であることがより望ましい。これにより、溶媒の体積低減を抑制し、かつ、溶媒の体積の依存を低減し、かつ、溶媒を滴下して所定時間後においても溶媒を動作させることができる。実施例１、２、４、及び５の溶媒の体積は、少なくとも３μＬ以上１０μＬ以下で同様の効果を得られることがわかった。
【０１１７】
＜駆動電圧の結果＞
図３に、実施例１〜６で、溶媒を動作できる最低駆動電圧を測定した結果を示す。図３の縦軸は、最低駆動電圧（Ｖ）であり、横軸は、溶媒の極性力成分（ｍＮ／ｍ）である。
【０１１８】
溶媒２０３を撥水膜に滴下した後、印加電圧を徐々に増加させ、溶媒２０３が動き始める電圧を、最低駆動電圧とした。
【０１１９】
図２に示すように、最低駆動電圧は、γPが小さいほど低くなる。よって、低電圧で溶媒を動作させることができるため、γPが小さいことが望ましい。
【０１２０】
＜その他の物性＞
実施例１のホルムアミドは、比重１．１３（ｇ／ｃｍ３）であり、沸点は２１０℃であり、融点は２℃から３℃であり、蒸気圧０．１１ｈＰａであった。実施例２のエチレングリコールモノエチルエーテルは、比重０．９３（ｇ／ｃｍ３）であり、沸点は１３５℃であり、融点は−７０℃であり、蒸気圧は０．５ｋＰａであった。
【０１２１】
比較例１の水の比重は１であり、沸点は１００℃であり、融点は０℃であり、蒸気圧は２３ｈＰａであった。実施例１及び２の材料は、水よりも高い沸点を有し、かつ、低い蒸気圧を有することにより、蒸発しにくく、かつ、体積変化も小さいので、湿度が低いなどの屋外などの環境条件で用いる溶媒に望ましく用いられる。
【０１２２】
以上のように、本実施形態に係る溶媒は、溶媒を滴下した後に長時間動作させることができるため、バイオチップや屋外などの環境で用いる溶媒制御方法（例えば、部品の搬送など）において、好適に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本開示に係る溶媒制御方法は、安定的に溶媒を制御するために有用であり、特に、屋外環境における溶媒除去又は部品搬送の分野などで活用できる。
【符号の説明】
【０１２４】
２０１、２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、２０１ｅ  電極
２０２、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ  電極配線
２０３  溶媒
２０４  基板
２０５  誘電体
２０６  撥水膜
【図１】
2016116248.tif 000009
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2016116248.tif 000014
【図４】
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