提高电泳显示器的光学性能的添加剂的制作方法

本申请是申请号为201210461900.7、发明名称为“提高电泳显示器的光学性能的添加剂”的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及一种电泳流体，尤其是一种用于提高电泳显示器的光学性能的包含不带电的或轻微带电的中性浮力微粒的电泳流体。

背景技术：

电泳显示器(epd)是根据影响悬浮在介电溶剂中带电颜料微粒的电泳现象制成的一种非发射性设备。电泳显示器典型地包括一对空间分离的板状电极。至少一个电极板(通常是观察侧的电极板)是透明的。电泳流体由封装在两个电极板之间的介电溶剂组成，介电溶剂具有分散在其中的带电荷的颜料微粒。

电泳流体可以具有分散在具有反差颜色的一种溶剂或分散在具有反差颜色的溶剂混合物中的带电荷的颜料微粒。这种情况下，当电压差施加在两个电极板上时，与颜料微粒极性相反的板吸引颜料微粒产生迁移。因此，显示在透明板的颜色是溶剂的颜色或者是颜料微粒的颜色。板极性的反转会导致微粒迁移到相反的板侧，从而反转颜色。

可选地，电泳流体可以包含具有反差颜色并且携带相反电荷的两种颜料微粒，这两种类型的颜料微粒分散在清澈的溶剂或溶剂混合物中。这种情况下，当电压差施加在两个电极板上时，两种类型的颜料微粒会朝显示单元的相反端(顶部或底部)移动。因此在显示单元的观察侧能够看到两种颜料微粒中的一种颜色。

对于所有类型的电泳显示器，包含在显示器的单独显示单元中的流体毋庸置疑是设备最关键的部分之一。流体的组成很大程度上决定了设备的寿命、对比度、切换率和双稳定性。

本发明之前，人们提出通过在电泳流体中加入聚合物添加剂提高电泳显示器的图像稳定性。聚合物添加剂要么全部溶解在流体中，要么部分溶解在流体中，从而形成胶束聚集体。然而这种方法的益处受到限制，因为将聚合物添加剂加入到流体中将要不可避免的增加流体的粘性，导致转换时间的增加。

技术实现要素：

本发明的第一方面涉及一种电泳流体，所述电泳流体包括在一种溶剂中或溶剂混合物中的带电颜料微粒和不带电或轻微带电中性浮力微粒。

一个实施方式中，流体包含具有反差颜色并携带相反极性电荷的两种类型的带电颜料微粒。一个实施方式中，两种类型的带电颜料微粒分别是黑色和白色。在一个实施方式中，不带电或者轻微带电的中性浮力微粒与两种带电颜料微粒中的一种具有相同的颜色。在一个实施方式中，不带电或轻微带电中性浮力微粒的颜色不同于两种带电颜料微粒中的任一种。

在一实施方式中，流体仅包括一种带电颜料微粒。

本发明的第二方面涉及电泳显示器，电泳显示器包括填充有如上所述的电泳流体的显示单元。一个实施方式中，显示单元是微型杯。在另一个实施方式中显示单元是微胶囊。

在一实施方式中，轻微带电的中性浮力微粒携带的电荷少于所述带正电颜料微粒或带负电颜料微粒所携带的平均电荷的50％，优选地小于25％和更优选地小于10％。

在一实施方式中，不带电或轻微带电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、多酚和聚硅氧烷构成的组中选择的一种材料组成。在一个实施方式中，不带电或轻微带电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–苄基甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸苄基酯)构成的组中选择的一种材料组成。

在一个实施例方式中，不带电或轻微带电的中性浮力微粒由折射率不同于该溶剂或溶剂混合物的一种材料组成。在一个实施方式中，不带电或轻微带电的中性浮力微粒由折射率高于溶剂或溶剂混合物的折射率的一种材料组成。

在一个实施方式中，不带电或轻微带电的中性浮力微粒是核-壳微粒。在一个实施方式中，核微粒由有机或无机颜料组成。在一个实施方式中，壳由选自聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚苯胺，聚吡咯，多酚和聚硅氧烷构成的组中的一种材料组成。在一个实施方式中，壳由选自聚(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–苄基甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸苄基酯)构成的组中选择的一种材料组成。

在一个实施方式中，不带电或轻微带电的中性浮力微粒的粒度在约100纳米到约5微米的范围内。

在一个实施例中，电泳流体中的不带电或轻微带电的中性浮力微粒的浓度大于2.5重量％，但不超过25重量％。在一个实施方式中，电泳流体中的不带电或轻微带电的中性浮力微粒的浓度在约3％到约15重量％的范围内。在一个实施方式中，电泳流体中的不带电或轻微带电中性浮力微粒的浓度在约3重量％到约10重量％的范围内。

附图说明

图1描述包含一种类型带电颜料微粒和不带电或轻微带电中性浮力微粒的电泳流体，所述两种微粒分散在一种溶剂或溶剂混合物中。

图2a-2d示出了不带电或轻微带电的中性浮力微粒如何可以提高包含两种类型带电颜料微粒的电泳流体的性能；其中，图2a和2b分别示出了现有结构和本发明通过在双微粒体系中加入未带电的或轻微带电的中性浮力微粒如何提高对比度的示意图，图2c和2d分别示出了现有结构和本发明通过在双微粒流体体系中加入未带电的或轻微带电的中性浮力微粒如何提高图象稳定性的示意图。

具体实施方式

本发明披露了通过在电泳流体中加入不带电或轻微带电的中性浮力微粒，显示设备不但图像稳定性获得提高而且对比度获得提高，还不会显著地影响显示设备的转换速度。

术语“轻微带电”定义为具有小于带正电颜料微粒或带负电颜料微粒携带的平均电荷的50％，优选的小于25％，更优选的小于10％。

术语“中性浮力”指的是微粒不会随着重力上升或下降。换句话说，微粒漂浮在两个电极板之间的流体中。在一个实施方式中，中性浮力微粒的密度可以与该中性浮力微粒分布其中的溶剂或溶剂混合物的密度相同。

本发明的一方面，如图1示出的(也就是，“一种微粒系统”)，电泳流体包含一种类型的带电颜料微粒(11)和不带电的中性浮力微粒(13)，两者分散在介电溶剂或溶剂混合物(12)中。带电颜料微粒(11)根据施加在电极上的电压差和带电颜料微粒(11)携带的电荷极性，会移动到电极(14a或14b)中的一者上或移动到接近电极(14a或14b)中的一者的位置。

带电颜料微粒(11)可以由无机颜料组成，例如二氧化钛、二氧化锆，氧化锌，三氧化二铝，ci颜料黑26或28等(例如，铁酸锰黑尖晶石或亚铬酸铜黑尖晶石)。带电颜料微粒也可以由有机颜料组成，例如太阳化工(sunchemical)的酞氰蓝，酞氰绿，苯胺黄(diarylideyellow)，联苯胺黄(diarylideaaotyellow)，和喹吖啶酮,偶氮(azo)，若丹明(rhodamine)，二萘嵌苯系列颜料(perylenepigmentseries)，关东化学(kantochemical)的汉沙黄g(hansayellowg)微粒，和购自费希尔公司(fisher)的碳灯黑(carbonlampblack)。

带电颜料微粒也可能是表面上包覆有聚合物层的微粒，并且所述聚合物包覆层通过各种传统已知的聚合技术制备。

带电颜料微粒可能携带自然电荷或者通过电荷控制剂使之带电。

带电颜料微粒分散其中的溶剂或溶剂混合物(12)最好具有低粘度且介电常数在约2至约30的范围内，对于高的微粒移动率而言，优选为约2至约15范围内。适当的介电溶剂的实施例包括烃类，例如合成异构烷油，十氢化萘(decalin)，5-亚乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene)，脂肪油，石蜡油；硅油；芳烃，例如甲苯，二甲苯，苯基二甲苯乙烷，十二烷基苯和烷基萘；卤代溶剂，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；全氟化溶剂，例如得自明尼苏达州圣保罗3m公司的fc-43、fc-70和fc-5060；低分子量含卤素聚合物，例如购自美国俄勒岗州波特兰tci公司的聚全氟氧化丙烯；聚氯三氟乙烯，例如购自新泽西州河畔市(riveredge)的卤烃产品公司(halocarbonproductcorp.)的卤烃油；全氟化聚烷基醚，例如购自奥斯摩(ausimont)公司的galden或是来自特拉华州杜邦公司的krytoxoils和油脂k-流体系列；来自美国特拉华州道康宁公司(dow-corning)(dc-200)的基于聚二甲基硅氧烷的硅油。溶剂或溶剂混合物可用染料或颜料着色。

不带电或轻微带电的中性浮力微粒(13)可以由聚合材料构成。聚合材料可以是共聚物或均聚物。

用于不带电或轻微带电中性浮力微粒的聚合材料的实例可以包括，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。更具体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–苄基甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸苄酯)。这些材料适用于单微粒体系或双微粒体系中的中性浮力微粒。

更优选地，不带电或轻微带电的中性浮力微粒由不溶于显示器流体介电溶剂中的聚合物构成，而且具有高折射率。在一个实施方式中，不带电的或轻微带电的中性浮力微粒的折射率与微粒分散于其中的溶剂或溶剂混合物的折射率不同。然而，典型地，不带电或轻微带电的中性浮力微粒的折射率高于溶剂或溶剂混合物的折射率。一些情况下，不带电或轻微带电的中性浮力微粒的折射率可以大于1.45。

在一个实施方式中，不带电或轻微带电的中性浮力微粒的材料可以包含芳族部分。

上述讨论的不带电或轻微带电的中性浮力微粒可以通过聚合技术或物理方法由单体制备，所述聚合技术包括例如悬浮聚合，分散聚合，种子聚合，无皂聚合，乳液聚合，所述物理方法包括逆乳化蒸发处理。在分散剂存在的情况下使得单体聚合。分散剂的使用允许聚合物微粒以需要的粒度范围形成并且分散剂也可能形成一个层，所述层以物理或化学的方式联接到聚合物微粒的表面，防止微粒聚结。

分散剂优选具有可以使烃类化合物溶剂中的聚合物微粒稳定的长链(至少八个原子)。这样的分散剂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适合的，因为丙烯酸酯或乙烯基基团能在反应介质中与单体共聚。

分散剂的一个具体的例子是丙烯酸酯封端的聚硅氧烷(gelest，mcr-m17,mcr-m22)。

另一类适合的分散剂是聚乙烯高分子，如下示出：

ch3-[-ch2-]n-ch2o-c(＝o)-c(ch3)＝ch2

高分子的主链可能是聚乙烯链，n可以是30-200。这种类型的高分子合成可以在期刊《单体和聚合物设计》(designedmonomersandpolymers)，2000年第3卷263页(2000,3,263)seigoukawaguchi等人的文章找到。

如果流体体系是氟化的，分散剂优选也是氟化的。

可选地，不带电或轻微带电的中性浮力微粒也可以由包覆聚合壳的核微粒组成，例如，壳可以由上述的任意聚合材料组成。

核微粒可以由无机颜料组成，例如二氧化钛、二氧化锆，氧化锌，三氧化二铝，ci颜料黑26或28等(例如，铁酸锰黑尖晶石或亚铬酸铜黑尖晶石)。或者也可以由有机颜料组成，例如太阳化工(sunchemical)的酞氰蓝，酞氰绿，苯胺黄(diarylideyellow)，联苯胺黄(diarylideaaotyellow)，和喹吖啶酮,偶氮(azo)，若丹明，二萘嵌苯系列颜料(perylenepigmentseries)，关东化学(kantochemical)的汉沙黄g(hansayellowg)微粒，和费希尔公司(fisher)的碳灯黑(carbonlampblack)等。

至于核-壳结构的不带电或轻微带电中性浮力微粒，他们可能由微囊化方法形成，像是凝聚，界面缩聚，界面交联，原位聚合，模板聚合。

不带电或轻微带电的中性浮力微粒的粒度最好在约100纳米到5微米的范围内。

发明的另一方面如图2示出的，电泳流体包含两种带电颜料微粒(21a和21b)和不带电或轻微带电的中性浮力微粒(23)，全部分散在溶剂或溶剂混合物(22)中(也就是“双微粒体系”)。带电颜料微粒的移动由施加到电极24a和24b上的电压差决定。

两种类型的带电颜料微粒具有不同光学性能。例如，他们具有反差颜色并携带相反极性电荷。

两种类型带电颜料微粒中的每一种可能具有上述讨论的单微粒体系中的带电微粒的相同特性。双微粒体系中的溶剂或溶剂混合物也可能从上述给出的例子中选择。

不带电或轻微带电的中性浮力微粒的适合的材料与上文关于单微粒体系描述的材料相同。

一种电泳流体中包含携带相反极性电荷和具有反差颜色的两种类型的带电颜料微粒，这些微粒优选在其表面具有聚合物层以防止彼此粘合。否则，在黑/白显示设备的情况下，白和黑状态的反射系数要受到不利影响。

在本发明这方面的一个实施方式，不带电或轻微带电的中性浮力微粒(23)加入到流体中，流体可能具有与两种带电颜料微粒类型中的一种的颜色观察起来基本相同的颜色。例如，在显示器流体中，可能使用带电黑色微粒，带电白色微粒和不带电或轻微带电的中性浮力微粒，并且不带电或轻微带电的中性浮力微粒可能或者是白色的或者是黑色的。

在另一个实施方式中，未带电或轻微带电的中性浮力微粒的颜色可能与两种类型的带电颜料微粒中任意一种的颜色都显著不同。

图2a和2b示出通过在双微粒体系中加入未带电的或轻微带电的中性浮力微粒如何提高对比度。如图所示，由于使用了未带电或轻微带电的中性浮力微粒，尤其是如果它们由反射性材料组成的时候，会增加入射光(25)的反射率；因此提高对比度。

图2c和2d示出通过在双微粒流体体系中加入未带电的或轻微带电的中性浮力微粒，如何提高图象稳定性。未带电的中性浮力微粒填充在缝隙中，缝隙是由于在驱动电场作用下带电颜料微粒堆积在电极表面而产生的，从而防止带电颜料微粒由于重力作用沉降。

另外，如果未带电或轻微带电的中性浮力微粒是白色的，他们可以提高显示器的反射率。如果他们是黑色的，可以提高显示的黑度。

在本发明的进一步实施方式中，电泳流体中的未带电的或轻微带电的中性浮力微粒的浓度优选大于2.5重量％，但不超过25重量％。在另一个实施方式中，未带电的或轻微带电的中性浮力微粒的浓度优选在约3％到15重量％的范围内，并且最优选的在约3％到10重量％的范围内。

术语“约”是指在指示值±5％的范围内。

本发明的电泳流体，除未带电的或轻微带电的中性浮力微粒之外，也可以包括其他的添加剂，例如电荷控制剂。在本发明所有实施例中使用的电荷控制剂(cca)与电泳流体的溶剂相容，并且可能在带电微粒的表面相互作用，为微粒有效地产生正的或负的电荷。有用的离子电荷控制剂包括、但不限于十二烷基苯磺酸钠，金属皂，聚丁烯琥珀酰亚胺，马来酸酐共聚物，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(石油磺酸盐)或b70(磺酸钡)，solsperse17000(活性聚合物分散剂),solsperse9000(活性聚合物分散剂),oloa11000(无灰琥珀酰亚胺分散剂)，oloa1200(聚异丁烯琥珀酰亚胺),unithox750(乙氧基化物),petronatel(磺酸钠)，disperbyk101,2095,185,116,9077&220和anti-terra系列。

本发明进一方面涉及电泳显示器，其中显示单元填充有本申请描述的任何一种显示流体。

术语“显示单元”是指填充有显示流体的微容器。显示单元可以是在美国专利us6930818中描述的微型杯，该文献在此作为参考文献整体引述。

显示单元也可以是任何其他的微容器(例如微胶囊或微通道)，不管形状和大小，只要微容器填充有显示流体，所有这些微容器都在本申请范围内。

虽然本发明已通过参考其特定具体实施例来说明，但是对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行各种改变和等同置换而不偏离本发明的精神和范围。另外，可以有许多修改以适用于特别的情形、材料、组分、方法、方法一步或多步，而不脱离本发明的精神与范围。所有这类修改被认为在所附权利要求的范围内。