提高電泳顯示器的光學性能的添加劑的制作方法

本申請是申請號為201210461900.7、發明名稱為“提高電泳顯示器的光學性能的添加劑”的中國專利申請的分案申請。

本發明涉及一種電泳流體，尤其是一種用于提高電泳顯示器的光學性能的包含不帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒的電泳流體。

背景技術：

電泳顯示器(epd)是根據影響懸浮在介電溶劑中帶電顏料微粒的電泳現象制成的一種非發射性設備。電泳顯示器典型地包括一對空間分離的板狀電極。至少一個電極板(通常是觀察側的電極板)是透明的。電泳流體由封裝在兩個電極板之間的介電溶劑組成，介電溶劑具有分散在其中的帶電荷的顏料微粒。

電泳流體可以具有分散在具有反差顏色的一種溶劑或分散在具有反差顏色的溶劑混合物中的帶電荷的顏料微粒。這種情況下，當電壓差施加在兩個電極板上時，與顏料微粒極性相反的板吸引顏料微粒產生遷移。因此，顯示在透明板的顏色是溶劑的顏色或者是顏料微粒的顏色。板極性的反轉會導致微粒遷移到相反的板側，從而反轉顏色。

可選地，電泳流體可以包含具有反差顏色并且攜帶相反電荷的兩種顏料微粒，這兩種類型的顏料微粒分散在清澈的溶劑或溶劑混合物中。這種情況下，當電壓差施加在兩個電極板上時，兩種類型的顏料微粒會朝顯示單元的相反端(頂部或底部)移動。因此在顯示單元的觀察側能夠看到兩種顏料微粒中的一種顏色。

對于所有類型的電泳顯示器，包含在顯示器的單獨顯示單元中的流體毋庸置疑是設備最關鍵的部分之一。流體的組成很大程度上決定了設備的壽命、對比度、切換率和雙穩定性。

本發明之前，人們提出通過在電泳流體中加入聚合物添加劑提高電泳顯示器的圖像穩定性。聚合物添加劑要么全部溶解在流體中，要么部分溶解在流體中，從而形成膠束聚集體。然而這種方法的益處受到限制，因為將聚合物添加劑加入到流體中將要不可避免的增加流體的粘性，導致轉換時間的增加。

技術實現要素：

本發明的第一方面涉及一種電泳流體，所述電泳流體包括在一種溶劑中或溶劑混合物中的帶電顏料微粒和不帶電或輕微帶電中性浮力微粒。

一個實施方式中，流體包含具有反差顏色并攜帶相反極性電荷的兩種類型的帶電顏料微粒。一個實施方式中，兩種類型的帶電顏料微粒分別是黑色和白色。在一個實施方式中，不帶電或者輕微帶電的中性浮力微粒與兩種帶電顏料微粒中的一種具有相同的顏色。在一個實施方式中，不帶電或輕微帶電中性浮力微粒的顏色不同于兩種帶電顏料微粒中的任一種。

在一實施方式中，流體僅包括一種帶電顏料微粒。

本發明的第二方面涉及電泳顯示器，電泳顯示器包括填充有如上所述的電泳流體的顯示單元。一個實施方式中，顯示單元是微型杯。在另一個實施方式中顯示單元是微膠囊。

在一實施方式中，輕微帶電的中性浮力微粒攜帶的電荷少于所述帶正電顏料微粒或帶負電顏料微粒所攜帶的平均電荷的50％，優選地小于25％和更優選地小于10％。

在一實施方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚吡咯、多酚和聚硅氧烷構成的組中選擇的一種材料組成。在一個實施方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒由聚(五溴苯基甲基丙烯酸酯)，聚(2-乙烯基萘)，聚(甲基丙烯酸萘基酯)，聚(α-甲基苯乙烯)，聚(n–芐基甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸芐基酯)構成的組中選擇的一種材料組成。

在一個實施例方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒由折射率不同于該溶劑或溶劑混合物的一種材料組成。在一個實施方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒由折射率高于溶劑或溶劑混合物的折射率的一種材料組成。

在一個實施方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒是核-殼微粒。在一個實施方式中，核微粒由有機或無機顏料組成。在一個實施方式中，殼由選自聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚苯胺，聚吡咯，多酚和聚硅氧烷構成的組中的一種材料組成。在一個實施方式中，殼由選自聚(五溴苯基甲基丙烯酸酯)，聚(2-乙烯基萘)，聚(甲基丙烯酸萘基酯)，聚(α-甲基苯乙烯)，聚(n–芐基甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸芐基酯)構成的組中選擇的一種材料組成。

在一個實施方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的粒度在約100納米到約5微米的范圍內。

在一個實施例中，電泳流體中的不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的濃度大于2.5重量％，但不超過25重量％。在一個實施方式中，電泳流體中的不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的濃度在約3％到約15重量％的范圍內。在一個實施方式中，電泳流體中的不帶電或輕微帶電中性浮力微粒的濃度在約3重量％到約10重量％的范圍內。

附圖說明

圖1描述包含一種類型帶電顏料微粒和不帶電或輕微帶電中性浮力微粒的電泳流體，所述兩種微粒分散在一種溶劑或溶劑混合物中。

圖2a-2d示出了不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒如何可以提高包含兩種類型帶電顏料微粒的電泳流體的性能；其中，圖2a和2b分別示出了現有結構和本發明通過在雙微粒體系中加入未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒如何提高對比度的示意圖，圖2c和2d分別示出了現有結構和本發明通過在雙微粒流體體系中加入未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒如何提高圖象穩定性的示意圖。

具體實施方式

本發明披露了通過在電泳流體中加入不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒，顯示設備不但圖像穩定性獲得提高而且對比度獲得提高，還不會顯著地影響顯示設備的轉換速度。

術語“輕微帶電”定義為具有小于帶正電顏料微粒或帶負電顏料微粒攜帶的平均電荷的50％，優選的小于25％，更優選的小于10％。

術語“中性浮力”指的是微粒不會隨著重力上升或下降。換句話說，微粒漂浮在兩個電極板之間的流體中。在一個實施方式中，中性浮力微粒的密度可以與該中性浮力微粒分布其中的溶劑或溶劑混合物的密度相同。

本發明的一方面，如圖1示出的(也就是，“一種微粒系統”)，電泳流體包含一種類型的帶電顏料微粒(11)和不帶電的中性浮力微粒(13)，兩者分散在介電溶劑或溶劑混合物(12)中。帶電顏料微粒(11)根據施加在電極上的電壓差和帶電顏料微粒(11)攜帶的電荷極性，會移動到電極(14a或14b)中的一者上或移動到接近電極(14a或14b)中的一者的位置。

帶電顏料微粒(11)可以由無機顏料組成，例如二氧化鈦、二氧化鋯，氧化鋅，三氧化二鋁，ci顏料黑26或28等(例如，鐵酸錳黑尖晶石或亞鉻酸銅黑尖晶石)。帶電顏料微粒也可以由有機顏料組成，例如太陽化工(sunchemical)的酞氰藍，酞氰綠，苯胺黃(diarylideyellow)，聯苯胺黃(diarylideaaotyellow)，和喹吖啶酮,偶氮(azo)，若丹明(rhodamine)，二萘嵌苯系列顏料(perylenepigmentseries)，關東化學(kantochemical)的漢沙黃g(hansayellowg)微粒，和購自費希爾公司(fisher)的碳燈黑(carbonlampblack)。

帶電顏料微粒也可能是表面上包覆有聚合物層的微粒，并且所述聚合物包覆層通過各種傳統已知的聚合技術制備。

帶電顏料微粒可能攜帶自然電荷或者通過電荷控制劑使之帶電。

帶電顏料微粒分散其中的溶劑或溶劑混合物(12)最好具有低粘度且介電常數在約2至約30的范圍內，對于高的微粒移動率而言，優選為約2至約15范圍內。適當的介電溶劑的實施例包括烴類，例如合成異構烷油，十氫化萘(decalin)，5-亞乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene)，脂肪油，石蠟油；硅油；芳烴，例如甲苯，二甲苯，苯基二甲苯乙烷，十二烷基苯和烷基萘；鹵代溶劑，例如全氟萘烷，全氟甲苯，全氟二甲苯，二氯三氟甲苯(dichlorobenzotrifluoride)，3,4,5-三氯三氟甲苯(3,4,5-trichlorobenzotrifluoride)，氯五氟基苯，二氯壬烷，五氯苯；全氟化溶劑，例如得自明尼蘇達州圣保羅3m公司的fc-43、fc-70和fc-5060；低分子量含鹵素聚合物，例如購自美國俄勒崗州波特蘭tci公司的聚全氟氧化丙烯；聚氯三氟乙烯，例如購自新澤西州河畔市(riveredge)的鹵烴產品公司(halocarbonproductcorp.)的鹵烴油；全氟化聚烷基醚，例如購自奧斯摩(ausimont)公司的galden或是來自特拉華州杜邦公司的krytoxoils和油脂k-流體系列；來自美國特拉華州道康寧公司(dow-corning)(dc-200)的基于聚二甲基硅氧烷的硅油。溶劑或溶劑混合物可用染料或顏料著色。

不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒(13)可以由聚合材料構成。聚合材料可以是共聚物或均聚物。

用于不帶電或輕微帶電中性浮力微粒的聚合材料的實例可以包括，但不局限于聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚苯胺，聚吡咯，多酚，聚硅氧烷等。更具體的聚合材料的例子可以包括，但不限于，聚(五溴苯基甲基丙烯酸酯)，聚(2-乙烯基萘)，聚(甲基丙烯酸萘基酯)，聚(α-甲基苯乙烯)，聚(n–芐基甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸芐酯)。這些材料適用于單微粒體系或雙微粒體系中的中性浮力微粒。

更優選地，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒由不溶于顯示器流體介電溶劑中的聚合物構成，而且具有高折射率。在一個實施方式中，不帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒的折射率與微粒分散于其中的溶劑或溶劑混合物的折射率不同。然而，典型地，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的折射率高于溶劑或溶劑混合物的折射率。一些情況下，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的折射率可以大于1.45。

在一個實施方式中，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的材料可以包含芳族部分。

上述討論的不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒可以通過聚合技術或物理方法由單體制備，所述聚合技術包括例如懸浮聚合，分散聚合，種子聚合，無皂聚合，乳液聚合，所述物理方法包括逆乳化蒸發處理。在分散劑存在的情況下使得單體聚合。分散劑的使用允許聚合物微粒以需要的粒度范圍形成并且分散劑也可能形成一個層，所述層以物理或化學的方式聯接到聚合物微粒的表面，防止微粒聚結。

分散劑優選具有可以使烴類化合物溶劑中的聚合物微粒穩定的長鏈(至少八個原子)。這樣的分散劑可以是丙烯酸酯封端或乙烯基封端的大分子，丙烯酸酯封端或乙烯基封端的大分子是適合的，因為丙烯酸酯或乙烯基基團能在反應介質中與單體共聚。

分散劑的一個具體的例子是丙烯酸酯封端的聚硅氧烷(gelest，mcr-m17,mcr-m22)。

另一類適合的分散劑是聚乙烯高分子，如下示出：

ch3-[-ch2-]n-ch2o-c(＝o)-c(ch3)＝ch2

高分子的主鏈可能是聚乙烯鏈，n可以是30-200。這種類型的高分子合成可以在期刊《單體和聚合物設計》(designedmonomersandpolymers)，2000年第3卷263頁(2000,3,263)seigoukawaguchi等人的文章找到。

如果流體體系是氟化的，分散劑優選也是氟化的。

可選地，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒也可以由包覆聚合殼的核微粒組成，例如，殼可以由上述的任意聚合材料組成。

核微粒可以由無機顏料組成，例如二氧化鈦、二氧化鋯，氧化鋅，三氧化二鋁，ci顏料黑26或28等(例如，鐵酸錳黑尖晶石或亞鉻酸銅黑尖晶石)。或者也可以由有機顏料組成，例如太陽化工(sunchemical)的酞氰藍，酞氰綠，苯胺黃(diarylideyellow)，聯苯胺黃(diarylideaaotyellow)，和喹吖啶酮,偶氮(azo)，若丹明，二萘嵌苯系列顏料(perylenepigmentseries)，關東化學(kantochemical)的漢沙黃g(hansayellowg)微粒，和費希爾公司(fisher)的碳燈黑(carbonlampblack)等。

至于核-殼結構的不帶電或輕微帶電中性浮力微粒，他們可能由微囊化方法形成，像是凝聚，界面縮聚，界面交聯，原位聚合，模板聚合。

不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的粒度最好在約100納米到5微米的范圍內。

發明的另一方面如圖2示出的，電泳流體包含兩種帶電顏料微粒(21a和21b)和不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒(23)，全部分散在溶劑或溶劑混合物(22)中(也就是“雙微粒體系”)。帶電顏料微粒的移動由施加到電極24a和24b上的電壓差決定。

兩種類型的帶電顏料微粒具有不同光學性能。例如，他們具有反差顏色并攜帶相反極性電荷。

兩種類型帶電顏料微粒中的每一種可能具有上述討論的單微粒體系中的帶電微粒的相同特性。雙微粒體系中的溶劑或溶劑混合物也可能從上述給出的例子中選擇。

不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的適合的材料與上文關于單微粒體系描述的材料相同。

一種電泳流體中包含攜帶相反極性電荷和具有反差顏色的兩種類型的帶電顏料微粒，這些微粒優選在其表面具有聚合物層以防止彼此粘合。否則，在黑/白顯示設備的情況下，白和黑狀態的反射系數要受到不利影響。

在本發明這方面的一個實施方式，不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒(23)加入到流體中，流體可能具有與兩種帶電顏料微粒類型中的一種的顏色觀察起來基本相同的顏色。例如，在顯示器流體中，可能使用帶電黑色微粒，帶電白色微粒和不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒，并且不帶電或輕微帶電的中性浮力微粒可能或者是白色的或者是黑色的。

在另一個實施方式中，未帶電或輕微帶電的中性浮力微粒的顏色可能與兩種類型的帶電顏料微粒中任意一種的顏色都顯著不同。

圖2a和2b示出通過在雙微粒體系中加入未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒如何提高對比度。如圖所示，由于使用了未帶電或輕微帶電的中性浮力微粒，尤其是如果它們由反射性材料組成的時候，會增加入射光(25)的反射率；因此提高對比度。

圖2c和2d示出通過在雙微粒流體體系中加入未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒，如何提高圖象穩定性。未帶電的中性浮力微粒填充在縫隙中，縫隙是由于在驅動電場作用下帶電顏料微粒堆積在電極表面而產生的，從而防止帶電顏料微粒由于重力作用沉降。

另外，如果未帶電或輕微帶電的中性浮力微粒是白色的，他們可以提高顯示器的反射率。如果他們是黑色的，可以提高顯示的黑度。

在本發明的進一步實施方式中，電泳流體中的未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒的濃度優選大于2.5重量％，但不超過25重量％。在另一個實施方式中，未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒的濃度優選在約3％到15重量％的范圍內，并且最優選的在約3％到10重量％的范圍內。

術語“約”是指在指示值±5％的范圍內。

本發明的電泳流體，除未帶電的或輕微帶電的中性浮力微粒之外，也可以包括其他的添加劑，例如電荷控制劑。在本發明所有實施例中使用的電荷控制劑(cca)與電泳流體的溶劑相容，并且可能在帶電微粒的表面相互作用，為微粒有效地產生正的或負的電荷。有用的離子電荷控制劑包括、但不限于十二烷基苯磺酸鈉，金屬皂，聚丁烯琥珀酰亞胺，馬來酸酐共聚物，乙烯基吡啶共聚物，乙烯吡咯烷酮共聚物，(甲基)丙烯酸共聚物或n，n-二甲氨乙基(甲基)丙烯酸酯,alcoleclv30(大豆卵磷脂)，petrostepb100(石油磺酸鹽)或b70(磺酸鋇)，solsperse17000(活性聚合物分散劑),solsperse9000(活性聚合物分散劑),oloa11000(無灰琥珀酰亞胺分散劑)，oloa1200(聚異丁烯琥珀酰亞胺),unithox750(乙氧基化物),petronatel(磺酸鈉)，disperbyk101,2095,185,116,9077&220和anti-terra系列。

本發明進一方面涉及電泳顯示器，其中顯示單元填充有本申請描述的任何一種顯示流體。

術語“顯示單元”是指填充有顯示流體的微容器。顯示單元可以是在美國專利us6930818中描述的微型杯，該文獻在此作為參考文獻整體引述。

顯示單元也可以是任何其他的微容器(例如微膠囊或微通道)，不管形狀和大小，只要微容器填充有顯示流體，所有這些微容器都在本申請范圍內。

雖然本發明已通過參考其特定具體實施例來說明，但是對于本領域技術人員來說，可以容易地對上述實施方案進行各種改變和等同置換而不偏離本發明的精神和范圍。另外，可以有許多修改以適用于特別的情形、材料、組分、方法、方法一步或多步，而不脫離本發明的精神與范圍。所有這類修改被認為在所附權利要求的范圍內。