CN101484848B - 包括可电泳移动的有机色料的包封分散体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电泳显示器,包括电极和含有至少一种离子单色颗粒、非极性液体和分散剂的单元,其中至少一种离子单色颗粒基本上为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体,并且分散剂选自聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯和共聚物。通常,存在于单元内的全部量的颜料和主要部分,优选至少80%,最优选95%至100%的全部阴离子颜料或阴离子颜料衍生物包含在聚集体中,其中基本上没有颜料和仅较小部分的阴离子颜料或阴离子颜料衍生物与聚集体在物理上不同。
Description
电泳显示器正获得提高的重要性,例如作为液晶显示器的替代。但是,还不能得到完全令人满意的全色系统。因此,需要的是改进这种有希望的技术。
JP-A-2003/330179公开了适合于电泳的光敏记录材料,包括例如经由接枝聚合,任选用聚合物、钛酸酯或硅烷表面处理的有机颜料。
JP-A-2004/117934教导使用具有不同粒度分布的颜料混合物,颜料之一为0.04至0.3μm。将这些混合物引入电绝缘溶剂中使用的可带电颗粒。在一个实施例中,二氧化钛与L(C10-C12异构烷烃的混合物[STN登记号65072-03-9])和P-51(4-羟基-萘基-1-磺酸三乙基-苄基-铵[STN登记号100783-78-6])一起研磨产生带正电的颗粒。
类似的概念在US-A-2004/0218252中公开(其中使用的术语不与“微粒”和“颗粒”的通常含义匹配)。例如,平均初级粒度为10至50nm的颜料与平均初级粒度为100至700nm的其它颜料组合。但是,其中包封这些颜料的聚合颗粒具有1至3μm的大得多的尺寸,其难以精确控制。
WO 2004/067593公开吸附在电泳颗粒上的分散剂的解吸是一个显示质量问题,可通过反应性表面活性剂的接枝聚合将两亲残基固定到可以含有有机颜料的电泳颗粒表面上来解决。反应性表面活性剂的实例为CH2=CH-(CH2)9-OSO3Na和CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-N+(CH3)2-(CH2)11CH3·Br-。
WO 2004/068234公开了包括卤代聚合物壳的无水电泳胶囊。公开了许多可能的组分,优选包括本身或包封的非离子和多氟化染料和有机颜料。但是,色料在液相中使用并应具有对原色颗粒相反的颜色。也没有提及或建议磺酸酯或硫酸酯用作表面处理。
WO 02/35502公开了吉利康(gyricon)显示器含有尺寸为约0.05μm至约100μm的改性的至少双色(bichromal)颗粒,其中球或元件与包围材料的相互作用被减到最少,因此不需要悬浮助剂。在唯一详细的实施方案中,颗粒为涂布的聚合物。但是,吉利康显示器对控制电场具有不理想的慢响应性,因为较高质量的双色颗粒必须旋转,较低的比表面积进一步引起较低的荷/质比。
WO 2006/038731公开了一种用于液晶显示器的常规高对比度滤色器,其由包括尺寸为0.001-0.1μm的颜料的可光致固化颜料分散体制成。
因此,现有技术电泳显示器的色彩和/或电泳性能仍然需要改善以便成功地与其它技术竞争。此外,精确控制包封在聚合物颗粒中的主要颜料颗粒的粒度分布是困难的并受分散性和聚集问题的影响,以及另外的问题是必须保持令人满意的电泳性能。特别需要的是多色电泳显示器具有高色饱和度,这是尚不可得到的。
现在已经发展了新的设想,其提供可高度电泳移动的颜料,该颜料具有精确的每单位重量电荷和精确的尺寸。对于包括碳原子,例如炭黑的颜料,和特别是包括芳族或杂芳族基团的合成彩色有机颜料,这种方法提供令人惊讶的改进结果。
因此,本发明涉及电泳显示器,包括电极和含有至少一种离子单色颗粒、非极性液体和分散剂的单元(cell),其中至少一种离子单色颗粒基本上为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体,并且分散剂选自聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯和共聚物。
通常,单元包括1、2、3、4或5种单色颗粒,但是没有必要所有种类的单色颗粒基本上为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体。相反地,不同种类的离子单色颗粒可以包括不同极性的颜料衍生物。不同种类的单色颗粒优选具有不同的颜色。
基本上为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体的单色颗粒可以包括其它组分,例如杂质或添加剂,只要这些不影响颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的聚集。
当分散剂为共聚物时,其可以具有任何已知的聚合物构造,例如嵌段、梯度、接枝和/或无规共聚物。优选的是嵌段共聚物或接枝共聚物,最优选嵌段共聚物,特别是由如WO 06/074969中公开的酯交换获得的嵌段共聚物。优选,分散剂为聚丙烯酸酯或由选自丙烯酸酯、酯和氨基甲酸酯成分的至少两种成分,最优选至少一种丙烯酸酯形成的共聚物。
适当地,分散剂包括极性和非极性或低极性成分。优选,极性成分选自包括氮原子的成分和包括芳族环的成分,和非极性或低极性成分选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基酯和乙烯基酯,其酯基包括1至24个碳原子和任选1至12个氧和/或硅原子,烯丙基和乙烯基C1-C24烷基醚、苯乙烯、C1-C24烷基-取代的苯乙烯、C4-C12内酯和羟基-C2-C24酸。
包括氮原子或芳族环的合适成分的实例具体为伯、仲和叔单、低聚或多胺,伯和仲酰胺,饱和、不饱和和芳族N-杂环,及苯基和萘基基,例如氨基官能的(甲基)丙烯酸酯,例如丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯,2、3或4-乙烯基吡啶,4-二甲氨基苯乙烯,N-乙烯基咪唑或其与有机或无机酸的盐;N-乙烯基-2-吡咯烷酮;(甲基)丙烯酸苯甲酯;二甲基丙烯酰胺;甲基丙烯酸2-(2-氧代-1-咪唑烷基)乙酯;胺类或芳族化合物与甲基丙烯酸缩水甘油基酯的加成物;聚乙烯亚胺;聚烯丙胺;聚乙烯胺;N-二甲氨基乙醇;N-二乙氨基乙醇;乙二胺;3-N-二甲氨基丙胺;二亚乙基三胺;四亚乙基四胺;四亚乙基五胺;3-氨基丙基-咪唑和N-(2-羟乙基)吗啉。
如从以上列表可见的,包括氮原子或芳族环的成分可以任选另外包括其它官能团,例如另外的氮和/或氧原子。特别优选的极性成分为聚乙烯亚胺、N-二乙基氨基乙醇、3-氨基丙基咪唑和取代或未取代的乙烯基吡啶。同样适合的是使用包括氮原子的成分与没有氮原子的成员结合,例如与苯乙烯结合,由此产生共聚极性构造嵌段。
合适的(甲基)丙烯酸酯(也即丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)的实例为例如C1-C24饱和或C3-C24不饱和线性或支化脂族或不饱和醇的(甲基)丙烯酸酯;C7-C24芳烷基醇的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸油基酯和(甲基)丙烯酸苯乙酯;含有一个或多个醚键的醇的(甲基)丙烯酸酯,例如2-苯氧基乙醇或环氧乙烷或环氧丙烷加成物,例如丁二醇、丁基二甘醇、乙基三甘醇或分子量为300至3000的甲氧基-或乙氧基-聚乙二醇的(甲基)丙烯酸酯;任选含有一个或多个醚键的多元醇的(甲基)丙烯酸酯,例如二醇,例如2-羟基乙醇或2-羟基丙醇的(甲基)丙烯酸酯,或低聚硅氧烷醇,例如分子量为300至5000的OH-终端官能的聚二甲基硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯。
优选的(甲基)丙烯酸酯由含有选自丙烯酸丁酯和至少部分支化的长链脂族C10-C18醇的(甲基)丙烯酸酯的单体的混合物,特别是含有丙烯酸丁酯和至少部分支化的C12-C15醇的混合物获得。最优选的(甲基)丙烯酸酯由特别如WO 06/074969中公开的受控自由基聚合获得。
合适的C1-C24烷基取代的苯乙烯、C4-C12内酯和羟基-C2-C24酸的实例分别为乙烯基甲苯或叔丁基苯乙烯、ε-己内酯或δ-戊内酯和12-羟基硬脂酸,优选12-羟基硬脂酸。
非极性或低极性成分,例如烷基、烷氧基或烷基酯基团对非极性液体提供亲合性。包括氮原子或芳族环,例如氨基、N-杂环基或苯基环的极性成分对颜料提供亲合性。
分散剂优选具有低离子基团数,使得分散剂的离子基团的总数等于或低于阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的离子基团的总数。阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的离子基团对分散剂的离子基团的比率优选为至少1∶1,特别为至少5∶1。最优选,分散剂是非离子的。
分散剂优选为嵌段共聚物,其包括基本上由聚(丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯)组成的链和由包括氮原子的成分形成的链。更优选,分散剂为线性嵌段共聚物,其基本上由基本上由聚(丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯)组成的链,由包括氮原子和两个端基的成分形成的链组成。由包括氮原子的成分形成的链优选为聚乙烯亚胺和/或聚(乙烯基吡啶),最优选为聚乙烯基吡啶。分散剂优选具有约2000至20000,优选3000至10000的数均分子量Mn,以及在聚(丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯)中具有20至150个,优选40至120个酯基团,和在聚乙烯亚胺和/或聚(乙烯基吡啶)中具有5至40个,优选10至20个芳族基团。
合适的分散剂的实例在EP 0876413、EP 1071681、WO 00/40630、EP 1275689、WO 03/046029或WO 06/074969中描述,具体为2000、2001、4300、4340、17000、18000和NoveonTM,其在与作为非极性液体的四氯乙烯组合中具有特殊的重要性。WO 06/074969的分散剂同样特别优选与对电子纸具有特殊相关性的特殊溶剂,例如脂族烃、硅氧烷流体、IsoparTMG、IsoparTMM和HalocarbonTM 0.8结合,因为可以容易地调节它们的溶解性和相容性。
颜料可以为无机的或优选有机的,例如炭黑或1-氨基蒽醌、蒽缔蒽酮(anthanthrone)、蒽嘧啶、偶氮、偶氮甲碱、喹吖啶酮、喹吖啶酮醌、喹啉并酞酮、二噁嗪、二酮基吡咯并吡咯、黄烷士酮、靛蒽醌、异二氢吲哚、异二氢吲哚酮、异紫蒽酮、紫环酮、苝、酞菁、皮蒽酮或硫靛蓝系的颜料,包括当适用时为金属络合物或色淀形式的那些,特别是未取代或部分卤代的酞菁,例如铜、锌或镍酞菁,1,4-二酮-3,6-二芳基-吡咯并[3,4-c]吡咯、二噁嗪、异二氢吲哚酮、靛蒽醌、苝和喹吖啶酮。偶氮颜料可以为例如可通过偶合、缩合或色淀形成得到的来自任何已知小类的单或二偶氮颜料。
特别有用的是以颜色指数描述的颜料,包括颜料黄1、3、12、13、14、15、17、24、34、42、53、62、73、74、83、93、95、108、109、110、111、119、120、123、128、129、139、147、150、151、154、164、168、173、174、175、180、181、184、185、188、191、191:1、191:2、193、194和199;颜料橙5、13、16、22、31、34、40、43、48、49、51、61、64、71、73和81;颜料红2、4、5、23、48、48:1、48:2、48:3、48:4、52:2、53:1、57、57:1、88、89、101、104、112、122、144、146、149、166、168、170、177、178、179、181、184、185、190、192、194、202、204、206、207、209、214、216、220、221、222、224、226、242、248、254、255、262、264、270和272;颜料棕23、24、25、33、41、42、43和44;颜料紫19、23、29、31、37和42;颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、25、26、28、29、60、64和66;颜料绿7、17、36、37和50;颜料黑7、12、27、30、31、32和37;还原红74;3,6-二(3′,4′-二氯-苯基)-2,5-二氢-吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮、3,6-二(4′-氰基-苯基)-2,5-二氢-吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮和3-苯基-6-(4′-叔丁基-苯基)-2,5-二氢-吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮;及其混合物和固体溶液。
阴离子颜料或阴离子颜料衍生物通常为上述有机颜料之一的衍生物,优选磺酸酯、硫酸酯、羧酸酯、碳酸酯、膦酸酯或磷酸酯,最优选磺酸酯或硫酸酯。这些基团可以通过例如亚烷基、醚和/或硫基链的非共轭连接基团连接,但是优选直接连接至发色团的芳族基团。阴离子颜料或阴离子颜料衍生物可以可选地为颜料的去质子化形式。充分地,阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的量为0.1至15wt%,优选1至12wt%,最优选5至10wt%,以根据颜料的质子化的酸形式计算。当存在多于一种单色颗粒时,这一点优选对所有单色颗粒都是成立的。
阴离子颜料或阴离子颜料衍生物通常以碱金属或铵盐,优选季铵盐存在,借此碱金属或铵离子在电场或极性液体介质中适当地解离。优选,至少50%,最优选80%至100%的碱金属或铵离子在电场或极性液体介质中解离。解离不足导致显示器效率降低。
季铵阳离子具有例如下式:
其中R1和R2彼此独立地为C1-C24烷基、C2-C24烯基或C12-C24环烯基,R3和R4彼此独立地为C1-C12烷基、C3-C12环烷基、C3-C12环烯基、C6-C12芳基、C7-C12芳烷基或[C2-C4亚烷基-O]nR5,R5为H或C1-C12烷基,n为1至12。
优选,R1为C12-C24烷基,R2为C1-C20烷基,R3为C1-C4烷基、苯基、苄基或[C2-C4亚烷基-O]nH,和R4为C1-C4烷基、苯基、苄基或[C2-C4亚烷基-O]nH。
C1-C24烷基或C3-C24环烷基可以为直链或支化的,或单环或多环。烷基例如为甲基、直链C2-C24烷基或优选支化C3-C24烷基。C1-C24烷基因此例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2,2-二甲基丙基、正己基、正辛基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基或二十四烷基。C3-C24环烷基例如为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、三甲基环己基、基、苧基、冰片基、1-金刚烷基、2-金刚烷基或甾族化合物基团。
C2-C24烯基或C3-C24环烯基为C2-C20烷基或C3-C24环烷基,也即单或多不饱和的,其中两个或多个双键可以是隔开的或共轭的,例如乙烯基、烯丙基、2-丙烯-2-基、2-丁烯-1-基、3-丁烯-1-基、1,3-丁二烯-2-基、2-环丁烯-1-基、2-戊烯-1-基、3-戊烯-2-基、2-甲基-1-丁烯-3-基、2-甲基-3-丁烯-2-基、3-甲基-2-丁烯-1-基、1,4-戊二烯-3-基、2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基、3-环己烯-1-基、2,4-环己二烯-1-基、1-对-烯-8-基、4(10)-苧烯-10-基、2-降冰片烯-1-基,2,5-降冰片二烯-1-基,7,7-二甲基-2,4-降蒈二烯(norcaradien)-3-基或己烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十二碳烯基、十四碳烯基、十六碳烯基、十八碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十四碳烯基、己二烯、辛二烯、壬二烯、癸二烯、十二碳二烯、十四碳二烯、十六碳二烯、十八碳二烯或二十碳二烯的各种异构体。
C7-C12芳烷基例如为苄基、2-苄基-2-丙基、β-苯基-乙基、9-芴基、α,α-二甲基苄基、ω-苯基-丁基或ω-苯基-己基。
C6-C12芳基例如为苯基、萘基、联苯基或2-芴基。
通常,存在于单元内的全部量的颜料和主要部分,优选至少80%,最优选95%至100%的全部阴离子颜料或阴离子颜料衍生物包含在聚集体中,其中基本上没有颜料和仅较小部分的阴离子颜料或阴离子颜料衍生物与聚集体在物理上不同。游离的颜料产生雾度,较高量的游离的阴离子颜料或阴离子颜料衍生物产生紊流幻象和导致显示器不稳定。
制备聚集体的适当方法为例如通过湿磨或高速混合,在-20至200℃,优选-20至200℃,最优选0至50℃下,将颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物共分散在惰性极性液体中,和从极性液体中分离聚集体。适当的极性液体具有10至100,优选30至80的介电常数ε(25℃下)。最合适的是亲水极性液体,例如水、单或多元醇、酮、酰胺、亚砜和砜,优选水。
在25℃,单元中的非极性液体适当地具有0至20,优选0至5,优选0至3.2的介电常数ε,0至0.1S·m-1,优选0至10-2S·m-1,特别10-16至10-8S·m-1的电导率κ,和在400至700nm范围内的一个波长下在1cm厚石英池中测量的90至100%,优选95至100%的透明度。对于全部单元(分散体)的内含物,相同的电导率范围同样有效。非极性液体还特别具有0至10-18esu,优选0至3·10-19esu的偶极矩μ。
非极性液体的实例包括芳族烃,例如甲苯、二甲苯或烷基苯;脂族烃,例如戊烷、己烷、辛烷、癸烷或十二烷;脂环族烃,例如环己烷或甲基环己烷;卤代烃,例如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氯乙烯或1,2-二氯乙烷;硅氧烷;矿物油,例如硅油或氟代烃油;植物油,例如橄榄油和长链脂肪酸酯。这些非极性液体可以单独使用或作为混合物使用。市售混合物的实例为IsoparTM G、IsoparTMM和HalocarbonTM0.8。
液体分散介质可以以0.01至25wt%,特别是0.1至10wt%的量包括本发明的官能化颗粒。
本发明单色颗粒特别可用于制备包括例如一种或两种类型的如果适用优选具有不同对比色的可电泳移动颗粒的任何类型的电泳显示器(“电子纸”)。本发明单色颗粒的可电泳移动性和分散稳定性令人惊讶地高。
单色颗粒通常在分散剂的帮助下分散在非极性液体中。单色颗粒可以是透明的或不透明的,以及黑色、白色,或优选彩色,例如红色、蓝色、绿色、黄色、品红色或青色。本发明单元还可以包括可以具有相同或不同颜色的两种或多种单色颗粒,例如两种或多种黑色、白色、红色、蓝色、绿色、黄色、品红色或青色,或黑色或白色各自与红色、蓝色、绿色、黄色、品红色或青色单色颗粒一起。但是,每种颗粒是充分均匀着色的,也即独立地从观测方向显示相同的颜色。
类似地,电泳显示器可以包括相同或不同组成的单元,例如一至八种类型的单元,每种包括单一黑色、白色、红色、蓝色、绿色、黄色、品红色或青色的单色颗粒,或一至六种类型的单元,每种包括黑色或白色和红色、蓝色、绿色、黄色、品红色或青色的单色颗粒。优选,电泳显示器包括全部组成相同的单元或一至六种颜色的黑色、白色、红色、蓝色、绿色、黄色、品红色或青色的单元,特别是三或四种颜色,例如红色、蓝色、绿色和任选黑色或白色,或黄色、品红色和青色的单元。当电泳显示器包括不同颜色的单色颗粒时,通常合适的是仅一种颜色的单色颗粒或根据C.I.E.1976L*C*h色空间,具有至多120°不同色调角的颜色的那些具有本发明结构,而其它颜色的单色颗粒,特别是黑色或白色单元应具有反极性。
单元可以类似于已知方法制造。优选的是制造下述单元的方法,所述单元包括外皮、非极性液体、分散剂和分散在非极性液体中的至少一种离子单色颗粒,其中至少一种离子单色颗粒基本上为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体,并且所述分散剂选自聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯和共聚物,该方法包括以下步骤:(1)在非极性液体中分散至少一种离子单色颗粒以形成悬浮液,(2)在与非极性液体不混溶的第二种液体中分散该悬浮液以形成液滴,和(3)通过优选溶解或分散在第二种液体中的一种或多种前体的团聚、乳液聚合和/或乳液缩聚在液滴周围生成外皮。团聚在本领域中是公知的,并且例如在US-5,432,445、US-5,460,817、US-2005/0156340和US-2006/0007528中描述。原位聚合法例如在WO-01/54809和WO-05/105291中公开。适用于团聚或形成聚合物层的前体以及形成聚合物层的方法也是本领域中公知的。第二种液体优选是水性的。
全色透射显示器(减色的(subtractive),具有背光或白色反射镜)优选包括排列在彼此相摞的层中的颜色黄色、品红色和青色。另一方面,全色反射显示器(加色的)优选包括并排排列的颜色红色、蓝色和绿色。
单元适当地含有多个颗粒,其数目取决于具体的实施方案。每个实施方案可以用由隔室或胶囊构成的单元实现。差别仅为隔室直接在电泳显示器上形成,而胶囊单独形成,然后涂布到电泳显示器上。在每个单元中,本发明单色颗粒可以单独、组合在一起或与任何其它可电泳移动颗粒结合使用,优选与阳离子黑色或白色颗粒结合使用。有两个主要的实施方案,但是本发明毫无疑问也可以以其它不同的方式进行。
在第一个实施方案中,本发明单色颗粒是透明的,具有10至100nm,优选20至80nm的加权平均粒度。每个单元颗粒的数目通常为102至1015个,优选104至1012个。在这种情况下,在垂直于电泳显示器的剖面图中,一个电极与单元(像素)相对排列或排列在其一侧,而另一个电极平行于显示器表面排列。这种结构体例如在US-A-2004/0218252的图5B中显示。非极性液体优选基本上是无色的,具有在400至700nm的整个范围中在1cm厚石英池中测定的90至100%,优选95至100%的透明度。这一实施方案可以用作白色反射底上的反射显示器,或具有背光的透射显示器。
当向与像素相对排列或在像素一侧排列的电极施加正电势时,本发明单色颗粒迁移到像素侧,并且几乎全部通常为白光透射穿过像素。当向与像素相对排列或在像素一侧排列的电极施加负电势时,像素转换为阳极,本发明单色颗粒迁移到另一带正电电极并覆盖大部分像素表面,因此部分可见光谱被单色颗粒吸收并且几乎仅有互补色透射穿过像素。
在第二个实施方案中,本发明单色颗粒是不透明的,具有100至500nm,优选200至400nm的加权平均粒度。每个单元颗粒的数目通常为102至108个,优选103至106个。在这种情况下,在垂直于电泳显示器的剖面图中,两个电极平行于显示器表面,在像素相对一侧排列。这种结构体例如在JP-A-2003/330179的图8(胶囊),或WO 2004/067593的图8(隔室)中显示。当还存在根据C.I.E.1976L*C*h色空间,具有黑色、白色或具有大于120°不同色调角的其它单色颗粒时,非极性液体可以为有色或无色的,但是优选基本上是无色的,在400至700nm整个范围中在1cm厚石英池中测定的透明度为90至100%,优选95至100%。当不存在这种另外的单色颗粒时,非极性液体相反优选是有色的,在400至700nm范围内的一个波长下在1cm厚石英池中测定的透明度为0至20%,优选0至10%。
当向排列在像素顶部的电极施加正电势时,本发明单色颗粒迁移到像素顶部,并且由像素反射有色光线。当向排列在像素顶部的电极施加负电势时,本发明单色颗粒迁移到底部,因此由迁移到像素顶部的具有不同极性的不同颜色的颗粒或由悬浮在介质中的可移动较小的反射颗粒,例如白色或黑色颗粒反射的光线,或者由本发明单色颗粒反射的光线被非极性液体的颜色吸收,产生变色。例如,橙红色单色颗粒和蓝绿色非极性液体将产生由明亮橙红色向深褐色的令人感兴趣的转换。如果用由可移动较小的反射绿色颗粒替代蓝绿色非极性液体,则可能使电泳显示器由红色转换为绿色。
可移动较小的颗粒可以是例如先前已知的,或仅是难以离子化的颗粒,例如良好分散的颜料。但是,因为本发明颗粒的电荷可以有利地受到精确控制,所以也可以通过减少聚集体中阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的量来获得可移动较小的颗粒。具有不同迁移率的本发明颗粒的组合于是可以是例如包括红色二酮基吡咯并吡咯颜料和较高量二酮基吡咯并吡咯衍生物的红色不透明单色颗粒,和包括绿色酞菁颜料和较低量酞菁衍生物的绿色不透明单色颗粒。当在电极之间施加电势时,红色颗粒移动较快并在绿色颗粒之前到达目标电极。
如果需要,本发明单色颗粒可以包封在聚合物中。因此,合适的方法例如在电极之间使用质子可渗透膜,将离子从溶于极性溶剂的游离酸中电化学分离,然后在阴离子颜料颗粒上使聚合物的薄保护和绝缘层自由基聚合。最后在去除电场之前以其氢氧化物的形式添加所需铵阳离子。
隔室或胶囊的制造是本领域公知的。胶囊可以由固体颗粒沉积领域中公知的方法以均质层或图案方式排列在载体上,所述方法例如用于彩色验证中的调色剂法,例如DE 3540796和EP 0051830中所述的ChromalinTM法。如果需要,该方法可以重复用于多色层。根据需要同样由公知的常规方法制造电极。胶囊可选地例如层压在基材上。
毋需多言,如果使用柔性基材,本发明电泳显示器可以是柔性的。
随后的实施例举例说明本发明,而非对其限制(当不另加规定时,“%”按重量计):
实施例3:如实施例1中进行,差别为用根据US4,914,211实施例11的相同量(按干重计算)的二酮基吡咯并吡咯羧酸酯替代磺化C.I.颜料红254。
实施例4:如实施例1中进行,差别为用根据US4,914,211实施例16的相同量(按干重计算)的二酮基吡咯并吡咯膦酸酯替代磺化C.I.颜料红254。
实施例5:如实施例1中进行,差别为用根据US4,791,204实施例18的相同量(按干重计算)的二酮基吡咯并吡咯单磺酸酯替代磺化C.I.颜料红254。
实施例7:用Cowles溶解器将23.4g的盐捏合C.I.颜料蓝15:3的49.2%含水滤饼与0.23g的双十七烷基二甲基铵铜酞菁单和二磺酸盐的1∶2混合物(5000,Lubrizol)一起在100ml水中分散90分钟。然后过滤悬浮物,用水洗涤,在80℃/103Pa下干燥产物。
实施例8:用Cowles溶解器将13.5g的盐捏合C.I.颜料绿7的38.9%含水滤饼和0.11g的以下理想化式(I)的化合物在100ml水中分散90分钟。然后添加0.22g的MCB-50。30分钟进一步搅拌之后,过滤悬浮物,用水洗涤,在80℃/103Pa下干燥产物。
实施例16a:在具有搅拌器、冷却器、温度计和单体进料管线的5-升玻璃反应器中,混合1304g的丙烯酸正丁酯和72g的下式:
的聚合调节剂,并用N2/真空循环充分脱气。在1小时内将混合物加热至115℃,然后在相同温度保持另外1小时。在下一个3.5小时内,将2800g的丙烯酸正丁酯连续地进料到反应器,同时将温度升高到128℃,在该温度将混合物保持另外6小时。通过在减压下抽提掉未反应的单体,分离2011g透明的粘稠的聚合物。GPC-分析:Mn=8800g/mol,PD=1.20。根据1H-NMR,聚合度为76。
实施例16b:在与实施例16a相同的反应器中,混合2000g实施例16a的产物的聚(n-BA)和505g的4-乙烯基吡啶,用N2/真空循环脱气并在125℃聚合5小时。通过在减压下馏出残余单体分离2224g的透明橙色聚合物。由于其高粘度,用1483g丙二醇-单甲基醚-乙酸酯(MPA)稀释该二嵌段共聚物用于进一步加工。GPC-分析:Mn=8834g/mol,PD=1.27。根据1H-NMR,4-乙烯基吡啶嵌段的聚合度为14。
实施例16c:将83.3g实施例16b的二嵌段共聚物的MPA-溶液和55.3g支化异-C12-C15-醇混合物(25E,Shell)装入装有磁力搅拌棒和蒸馏柱的250ml烧瓶中。将混合物加热到125℃之后,在添加0.28g催化剂溶液之前在减压下蒸馏MPA,所述催化剂溶液包括异丙醇中的75wt%双-乙酰丙酮根合-钛-双异丙醇盐。通过在减压和升高温度至145℃下缓慢馏出正丁醇开始酯交换。然后添加两个另外的部分,每个为0.28g催化剂溶液,第一个在1小时之后,第二个在2小时之后。4小时全部反应时间之后,在观察不到进一步形成正丁醇之后终止酯交换。获得78g的液体嵌段共聚物。经由GPC(Mn=12465,PDI=1.33)和1H-NMR分析表明支化异-C12-C15-醇几乎定量转变,正丁基酯对异-C12-C15酯对吡啶基团的比率为16∶60∶14。
这种液体嵌段共聚物分散剂可以由根据WO 06/074969可得到的或由EFKA市售的类似物替代。
实施例17-31举例说明制备含分散的电泳红色、蓝色、绿色和黑色颜料颗粒的油相。
实施例18:通过在25℃在Super RH 102HTM声波仪中,在0.048g的4300(分散剂,EFKA加成物)存在下将0.23g实施例1的红色带电颗粒在10ml四氯乙烯(Riedel ded=1.622g/cm3)中超声分散11/2小时,制备红色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的495nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern ZetasizerNanoseries测定的-47.2mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=0.844cP为介质的粘度,ε=2.6为介电常数)计算的-0.01·10-8m2/Vs的电泳迁移率μ。
实施例19:通过在25℃在Super RH 102HTM声波仪中,在0.0449g实施例16c的液体嵌段共聚物存在下将0.15g实施例1的红色带电颗粒在10ml的G(Exxon Mobil,d=0.748g/cm3)中超声分散11/2h,制备红色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的40-60nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern ZetasizerNanoseries测定的-36.0mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.46cP为介质的粘度,ε=2.0为介电常数)计算的-1.2·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例20:通过在25℃在Super RH 102HTM声波仪中,在0.045g的4300(分散剂,EFKA加成物)存在下将0.2g实施例6的蓝色色带电颗粒在10ml四氯乙烯(Riedel ded=1.622g/cm3)中超声分散1h,制备蓝色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的210nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern ZetasizerNanoseries测定的-40.00mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.844cP为介质的粘度,ε=2.6为介电常数)计算的-0.15·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例21:通过在25℃在Super RH 102HTM声波仪中,在0.05g实施例16c的液体嵌段共聚物存在下将0.145g实施例6的蓝色带电颗粒在10ml的G(Exxon Mobil,d=0.748g/cm3)中超声分散11/2h,制备蓝色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的40-60nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern ZetasizerNanoseries测定的-28.2mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.46cP为介质的粘度,ε=2.0为介电常数)计算的-0.60·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例22:通过在25℃在Super RH 102HTM声波仪中,在0.040g实施例16c的液体嵌段共聚物存在下将0.15g实施例8的绿色带电颗粒在10ml的G(Exxon Mobil,d=0.748g/cm3)中超声分散1h min,制备绿色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的250nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries测定的-38.5mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.46cP为介质的粘度,ε=2.0为介电常数)计算的-0.07·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例23:通过在25℃在Super RH 102HTM声波仪中,在0.045g的4300(分散剂,EFKA加成物)存在下将0.15g实施例8的绿色带电颗粒在10ml四氯乙烯(Riedel ded=1.622g/cm3)中超声分散1h,制备绿色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的250nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern ZetasizerNanoseries测定的-74.49mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.844cP为介质的粘度,ε=2.6为介电常数)计算的-0.25·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例24:将12g微粉化C.I.颜料黑7在400ml水中分散18小时。将0.54g盐酸普鲁卡酰胺分散在5ml水中,分别用37%的HCl水溶液处理。为了形成重氮-普鲁卡酰胺,向盐酸普鲁卡酰胺分散体中添加基于盐酸普鲁卡酰胺量,过量10摩尔%的NaNO2。在4℃将重氮-普鲁卡因酰胺复合物缓慢加入到颜料悬浮液中。然后在加热下从4℃至40℃搅拌悬浮液,然后经2小时至63℃。然后过滤悬浮物,仔细用水洗涤,在80℃/103Pa下干燥产物。
实施例29:通过在25℃在2.5g实施例16c的液体嵌段共聚物分散剂存在下将5g实施例13的黄色带电颗粒超声分散在10ml十二烷(25℃下,d=0.75g/ml,Fluka,瑞士)中,制备黄色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的260nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于MalvernZetasizer Nanoseries测定的-40mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.383cP为介质的粘度,ε=2.01为介电常数)计算的-0.043·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例30:通过在25℃在2.5g实施例16c的液体嵌段共聚物分散剂存在下将5g实施例11的品红色带电颗粒超声分散在10ml十二烷(25℃下,d=0.75g/ml,Fluka,瑞士)中,制备品红色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的211nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于MalvernZetasizer Nanoseries测定的-35mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.383cP为介质的粘度,ε=2.01为介电常数)计算的-0.06·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例31:通过在25℃在2.5g实施例16c的液体嵌段共聚物分散剂存在下将5g实施例14的青色带电颗粒超声分散在10ml十二烷(25℃下,d=0.75g/ml,Fluka,瑞士)中,制备青色电泳分散体。分散的带电颗粒具有借助于Malvern Zetasizer Nanoseries,由动态光散射测定的172nm的直径。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于MalvernZetasizer Nanoseries测定的-45mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.383cP为介质的粘度,ε=2.01为介电常数)计算的-0.0725·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例32:实施例17制备的黄色电泳分散体的分散的带电颗粒具有247nm的直径,如借助于Malvern Zetasizer Nanoseries的动态光散射测定。表面改性的分散的带电颜料颗粒具有借助于Malvern ZetasizerNanoseries测定的-50mV的ξ电势(ξ),和由Smoluchowsky关系式(ξ=μη/ε,其中μ为迁移率,η=1.383cP为介质的粘度,ε=2.01为介电常数)计算的-0.04·10-8m2/Vs的电泳迁移率。
实施例33:通过混合70g的乙烯-马来酸酐共聚物的10%水溶液(Zeeland Chemicals)、37.5g的70%三聚氰胺甲醛树脂(Beetle ResinPT336,BIP Ltd)和270g去离子水制备水相。通过添加氢氧化钠水溶液将该含水混合物调节至pH 4.0。然后将所得水相转移至装有涡轮叶片搅拌器并浸入恒温水浴中的1升反应器烧瓶中。将搅拌器速率增加到1000r.p.m.,然后将175g实施例26的油相加入到水相中以形成水包油型乳液,油滴具有借助于光学显微镜测定的约30μm的平均粒度直径。接下来,将搅拌器速率减少到450r.p.m.,将反应器烧瓶的内含物缓慢加热到40℃使三聚氰胺甲醛树脂进行缩聚反应以形成微胶囊壳。包封混合物的温度保持在40℃另外2小时,然后增加到60℃以完成微胶囊壳形成。然后将水中的微胶囊悬浮液冷却到23℃,用氢氧化钠水溶液将混合物pH调节到8.0。接下来,过滤水中的微胶囊悬浮液并用水洗涤去除残留的杂质。潮湿的微胶囊饼含有60%固体微胶囊,所述微胶囊具有三聚氰胺甲醛壳和含有颜料颗粒的油分散体的内核。在30℃干燥该胶囊。
实施例34:如实施例33进行,差别为用实施例27的油相替代实施例26的油相。
实施例35:如实施例33进行,差别为用实施例28的油相替代实施例26的油相。
实施例36:以1000r.p.m.将2,6-二甲基-4-(2′-硝基苯基)-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二甲酯(DHPM)和2,6-二甲基-4-(2′-硝基苯基)-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯(DHPE)的混合物在甲乙酮(MEK)中的5%溶液在基材上旋涂30s。用UV曝光机(Karl Süss MA 6)经由掩模用1mW/cm2曝光该基材20s。然后借助于用棉球浸涂在基材上沉积实施例33的红色/黑色胶囊。通过在振动机(Vortex Genie 2″)上放置玻璃板去除胶囊的溢出。之后用气态HCl处理基材,以便阻止曝光区域发粘。用实施例34和35的蓝色/黑色和绿色/黑色胶囊重复该过程两次。最后,均匀地曝光基材约50s,在旋转涂布机上以1000r.p.m.用MEK中的20%聚甲基丙烯酸甲酯溶液涂布30s,在100℃下在电炉上干燥2-5分钟。
Claims (9)
1.电泳显示器,包括电极和含有至少一种离子单色颗粒、非极性液体和分散剂的单元,其中至少一种离子单色颗粒为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体,并且分散剂包括极性和非极性或低极性成分,其中所述极性成分选自包括氮原子的成分和包括芳族环的成分,并且非极性或低极性成分选自丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,烯丙基酯和乙烯基酯,其酯基包括1至24个碳原子和任选1至12个氧和/或硅原子,烯丙基和乙烯基C1-C24烷基醚,苯乙烯,C1-C24烷基-取代的苯乙烯,C4-C12内酯和羟基-C2-C24酸。
2.根据权利要求1的电泳显示器,其中存在于单元内的全部量的含碳颜料和至少80%的全部阴离子颜料或阴离子颜料衍生物包含在聚集体中,其中没有含碳颜料和仅较小部分的阴离子颜料或阴离子颜料衍生物与聚集体在物理上不同。
3.根据权利要求1或2的电泳显示器,其中至少一种离子单色颗粒被季铵中和。
4.根据权利要求1或2的电泳显示器,其中分散剂具有离子基团,并且分散剂的离子基团的总数等于或低于阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的离子基团的总数,阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的离子基团对分散剂的离子基团的比率为至少1∶1。
5.根据权利要求1或2的电泳显示器,其中单元内的阴离子颜料或阴离子颜料衍生物的量为0.1至15wt%,以基于颜料的质子化酸形式计算。
6.根据权利要求1或2的电泳显示器,其中非极性液体具有0至20的介电常数ε,0至0.1S·m-1的电导率κ,在400至700nm范围内的一个波长下在1cm厚石英池中测定的90至100%的透明度。
7.根据权利要求1或2的电泳显示器,其中存在至少2种单色颗粒,至少一种单色颗粒包括阳离子黑色或白色颗粒。
8.制造单元的方法,所述单元包括外皮、非极性液体、分散剂和分散在非极性液体中的至少一种离子单色颗粒,其中至少一种离子单色颗粒为由含碳颜料和阴离子颜料或阴离子颜料衍生物组成的聚集体,并且所述分散剂包括极性和非极性或低极性成分,其中所述极性成分选自包括氮原子的成分和包括芳族环的成分,并且非极性或低极性成分选自丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,烯丙基酯和乙烯基酯,其酯基包括1至24个碳原子和任选1至12个氧和/或硅原子,烯丙基和乙烯基C1-C24烷基醚,苯乙烯,C1-C24烷基-取代的苯乙烯,C4-C12内酯和羟基-C2-C24酸,该方法包括以下步骤:(1)在非极性液体中分散至少一种离子单色颗粒以形成悬浮液,(2)在与非极性液体不混溶的第二种液体中分散该悬浮液以形成液滴,和(3)通过溶解或分散在第二种液体中的一种或多种前体的团聚、乳液聚合和/或乳液缩聚在液滴周围生成外皮。
9.根据权利要求8的方法,其中存在至少2种单色颗粒,至少一种单色颗粒包括阳离子黑色或白色颗粒。
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