CN101995726A - 用于电泳显示器的色彩调谐 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于调节电泳显示器的色温的色彩调谐组合物和方法。包括本发明的色彩调谐层的显示器具有若干优点。例如，可根据不同的需求修改所显示图像的色彩，而不影响显示器的性能；可提高白度水平；以及在一些情况下，可排除对UV阻挡层的需要。
Description
技术领域
本发明涉及用于调节电泳显示器的色温的色彩调谐组合物和方法。
背景技术
电泳显示器(EPD)是利用悬浮在电介质溶剂中的带电荷颜料粒子的电泳现象来显示图像的不发光双稳态输出设备。电泳显示器通常包括具有相对放置的电极的两个板。电极之一通常是透明的。包括散布在电介质溶剂或溶剂混合物的带电荷颜料粒子的电泳流体被密封在这两个板之间。当对这两个电极施加电压电势时，带电荷颜料粒子向带有与颜料粒子相反极性的电极迁移，从而显示带电荷颜料粒子的色彩或电介质溶剂或溶剂混合物的色彩。或者，如果对电极施加相同极性，则取决于带电荷颜料粒子的极性，带电荷颜料粒子会向具有较高或较低电压电势的电极迁移。再或者，该电泳流体可包括其中散布有两种类型的颜料粒子的清澈流体；当施加电压时，这两种类型的颜料粒子向该显示器的两面迁移。
该电泳显示器通过反射(白态)或吸收(黑态)可见光来呈现色彩。一般而言，电泳流体中的组分需要被最优化，以实现可接受的白度水平(即亮度)以及所显示图像的对比率。该白度水平和对比率是确定显示器质量的关键因素。
发明内容
本发明人已经发现用于调节和增强电泳显示器的色温并改善其透明白度和色彩中和、且不牺牲该显示器性能的有效方法。
本发明的第一方面涉及一种显示器，该显示器包括
a)用显示流体填充的显示单元；以及
b)由包括着色剂和聚合物载体的色彩调谐组合物形成的色彩调谐层。
在一个实施例中，该显示流体包括散布于电介质溶剂或溶剂混合物中的带电荷颜料粒子。在一个实施例中，该着色剂是吸光或发光材料。在一个实施例中，该吸光材料是有机和无机染料或颜料。在一个实施例中，该发光材料是光致发光材料。在一个实施例中，该光致发光材料是荧光染料或荧光无机磷光剂。在一个实施例中，该着色剂是荧光增亮剂。在一个实施例中，该荧光增亮剂是三嗪—芪(二磺化、四磺化或六磺化)、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑、苯并噁唑啉或联苯—芪。在一个实施例中，该聚合物载体是热塑性材料、热固性材料或其前体或衍生物。在一个实施例中，色彩调谐层在电极层或功能层的衬底层上，藉此该衬底层的一面是色彩调谐层，而该衬底层的另一面是电极层或功能层。在一个实施例中，该显示器进一步包括辉度增强结构。
本发明的第二方面涉及一种显示器，该显示器包括
a)用显示流体填充的显示单元；以及
b)由包括着色剂的组合物形成的功能层。
在关于本发明的第二方面的一个实施例中，该显示流体包括散布于电介质溶剂或溶剂混合物中的带电荷颜料粒子。在一个实施例中，该着色剂是吸光或发光材料。在一个实施例中，该吸光材料是有机和无机染料或颜料。在一个实施例中，该发光材料是光致发光材料。在一个实施例中，该光致发光材料是荧光染料或荧光无机磷光剂。在一个实施例中，该着色剂是荧光增亮剂。在一个实施例中，该荧光增亮剂是三嗪—芪(二磺化、四磺化或六磺化)、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑、苯并噁唑啉或联苯—芪。在一个实施例中，功能层是粘接层，且该组合物进一步包括粘接剂。在一个实施例中，功能层是防眩涂层、硬涂层或辉度增强结构。
本发明的第三方面涉及一种用于调谐显示器的色彩的方法，该方法包括：
i)确定该显示器的色温；
ii)基于该色温选择一种或多种着色剂；以及
iii)形成包括所述着色剂和聚合物载体的色彩调谐组合物，并将该色彩调谐组合物涂敷到衬底层上，或将所述着色剂纳入用于显示器中的一部件的组合物中。
在本发明的第三方面的一个实施例中，该着色剂是吸光或发光材料。在一个实施例中，该吸光材料是有机和无机染料或颜料。在一个实施例中，该发光材料是光致发光材料。在一个实施例中，该光致发光材料是荧光染料或荧光无机磷光剂。在一个实施例中，该着色剂是荧光增亮剂。在一个实施例中，该显示器是电泳显示器。
实现良好的黑白显示器的挑战之一是使散布组分的色彩平衡，以获得使眼睛更舒适的“中和”色彩。本发明提出用于实现该目的的解决方案。包括本发明的色彩调谐层的显示器具有若干优点。例如，可根据不同需求修改所显示图像的色彩，且不影响显示器的性能；可改善白度水平；以及在一些情况下，如果色彩调谐层的紫外范围中的吸收足以阻挡所有UV能量，则还可排除对UV阻挡层的需求。
附图说明
图1描绘电泳显示器的截面图。
图2a-2b示出如何实现本发明的色彩调谐层。
具体实施方式
显示器
图1示出电泳显示器(100)。该器件包括多个显示单元(101)，这些显示单元用电泳流体(102)填充，并被夹在两个电极层(104和105)之间。每个显示单元被间壁(103)包围。该电泳流体可以是包括一种或两种类型的颜料粒子的系统。
在仅包括一种粒子的系统中，带电荷颜料粒子散布在对比色的溶剂中。取决于两个电极层的电势差，带电荷粒子将被吸引到电极层(104或105)之一，从而使显示面板在观看侧显示粒子的色彩或溶剂的色彩。在包括携带相反电荷且具有两种对比色的粒子的系统中，这些粒子可基于它们携带的电荷和两个电极层的电势差移动至一个电极层或另一电极层，从而使显示面板在观看侧显示两种对比色。在这种情况下，这些粒子可散布在清澈和无色的溶剂中。
对于分段显示器，两个电极层(104和105)分别为一个公共电极(例如ITO)和一个有图案的分段电极层。对于有源矩阵显示器而言，这两个电极层(104和105)分别是一个公共电极和薄膜晶体管像素电极阵列。对于无源矩阵显示器而言，两个电极层(104和105)是两个线型电极层。
图案化的分段电极层(在分段显示器中)、薄膜晶体管像素电极(在有源矩阵显示器中)或线型电极层之一(在无源矩阵显示器中)可称为“背面电极”，该“背面电极”与公共电极一起驱动该显示器。
这些电极层通常在诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)之类的衬底层(106)上形成。该衬底层也可以是玻璃层。
对于美国专利No.6,930,818中公开的基于微杯的显示器而言，经填充的显示单元被聚合密封层密封，该专利的内容通过引用整体结合于此。取决于所使用材料的透明度和应用，可从密封层侧或与密封层相反的一侧观看这样的显示器。
电泳显示器可任选地包括在显示器的观看侧上的辉度增强结构(108)。辉度增强结构的目的是增强所显示图像的亮度。适用于本发明的辉度增强结构的示例包括沟槽和列，其中每个所述沟槽具有包括顶角和两条边缘线的截面。该辉度增强结构可具有一维构造或二维构造。在2008年11月25日提交的美国专利申请SN 12/323,300、2008年11月25日提交的美国专利申请SN 12/323,315、2010年3月8日提交的美国专利申请US2009-0231245、US2010-0141573、US2010-0177396、US2010-0182351以及SN 12/719,702中可找到辉度增强结构的附加细节，这些专利的全部内容通过引用整体结合于此。
一种电泳显示器可进一步可任选地包括一个或多个辅助(或功能)层(109)，诸如UV保护层、氧气/水分阻挡层、防眩目层、触摸面板或透光粘合剂。
辉度增强结构和辅助层通常在衬底层上形成，然后通过粘接剂层叠至显示器。为简洁起见，衬底和粘接层未在图1中示出。
虽然在本申请中具体提到了电泳显示器，但应当理解本技术可应用于任何类型的反射型显示器，诸如电泳和液晶显示器。
本发明背景下的术语“色彩调谐”指的是能调节显示器的色温的层或组合物。
本领域或摄影中常用的术语“色温”是可见光的一种特性。通过将光源的色度与理想黑体辐射体的色度比较，可确定光源的色温。加热的黑体辐射体与光源的色彩匹配的该温度(通常以开尔文(K)为单位测量)就是该光源的色温。较高的色温(5000K或更高)是“冷”(绿—蓝)色，而较低的色温(2700-3000K)是“暖”(黄—红)色。
本发明的色彩调谐组合物可包括聚合物载体和着色剂(即色彩产生材料)。本发明背景下的着色剂可以是吸光或发光材料。吸光着色剂可包括但不限于有机和无机染料和颜料。发光着色剂可包括但不限于诸如荧光染料、荧光无机磷光体等等之类的光致发光材料。在一个实施例中，荧光增亮剂可用作着色剂。合适的荧光增亮剂可包括但不限于三嗪—芪(二磺化、四磺化或六磺化)、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑、苯并噁唑啉或联苯—芪等。可用于本发明的可买到的着色剂的示例可包括但不限于Tinopal OB(Ciba公司)、Eastobrite OB-1(Eastman公司)、Eastobrite OB-3(Eastman公司)、Hostalux KCB(Clariant公司)、Hostalux KSN(Clariant公司)、Uvitex FP(Ciba公司)、D-298(DayGlo公司)、D-286(DayGlo公司)、D-282(DayGlo公司)以及D-211(DayGlo公司)。因为这些荧光材料在UV范围中均具有强吸收，所以由这些材料制成的色彩调谐层也可帮助阻挡有害的UV射线并保护显示膜。
聚合物载体用于将着色剂保持于固体形式。合适的聚合物载体可包括但不限于热塑性材料、热固性材料或它们的前体和衍生物，诸如聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯基树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚酯、聚丙烯酸或任何其他UV可固化材料。
溶剂用于溶解或分散聚合物载体和着色剂，以形成色彩调谐组合物。然后可使用传统的涂敷方法将液体形式的组合物涂敷到衬底层上。所使用的溶剂通常是有机溶剂，诸如从以下组中选择的一种：酮、乙醇、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甘醇、二甲亚砜、乙腈己烷、环己烷等。也可使用水溶剂。
优选该组合物中的聚合物载体的重量百分比小于约60％、更优选约5％到约30％之间，且着色剂重量百分比优选小于约3％，更优选在约0.1％到约1％。其余部分为溶剂和添加剂。
对大部分有机染料或有机荧光材料而言，可通过将所有固体成分溶解在溶剂或溶剂混合物中，并通过适当的搅动良好混合来制备该组合物。如果使用了颜料或磷光体，则需要诸如研磨机、均化器或超声装置之类的分散工具将固体材料分散成液体聚合物溶液。可添加诸如BYK163的常用的分散剂以便于颜料或荧光体的分散。
如上所述的色彩调谐组合物可以是分离层的形式。如图2a所示，色彩调谐组合物(110)被涂在衬底层(106)的与电极层(104)相反的一面上。
该色彩调谐组合物也可被涂在显示器中的功能层的衬底层上。在本实施例中，该衬底层的一面是色彩调谐层，而该衬底层的另一面是功能层。在图2b中，色彩调谐层(110)被层叠到衬底层(111)的与功能层(112)相反的一面上。该功能层可以是防眩目膜、辉度增强结构或气体阻挡层。
在向衬底层涂敷色彩调谐组合物之后，可通过干燥、辐照或这两种方式使该组合物硬化。
或者，可将色彩调谐组合物中的着色剂直接纳入显示器中的部件层。例如，着色剂可散布于用于形成粘接层、防眩目涂层或硬涂层的组合物中。
在粘接层的情况下，粘接材料本身可以是液体或固体粘接剂，诸如橡胶、苯乙烯丁二烯共聚物、丙烯腈丁二烯、聚异丁烯、硅酮弹性体、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯乙酸酯、聚乙烯乙醇、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、纤维素树脂、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚烯烃、聚砜、苯氧基、丙烯酸、UV可固化材料等。
在硬涂层或防眩目涂层的情况下，可向能热固化或UV固化的热固性聚合物添加着色剂。合适的热固性聚合物包括但不限于丙烯酸酯、聚氨酯—丙烯酸酯、环氧—丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅酮和双组分聚氨酯。
再或者，该着色剂可嵌入用于形成塑料衬底的组合物中，或嵌入用于形成辉度增强结构的组合物中，以实现相同的所需结果。
以上引用的美国专利中公开了用于形成辉度增强结构的组合物。
对于塑料衬底而言，在高温下挤压塑料膜或添加着色剂之前，需要将着色剂与塑料聚合物成分混合。当将着色剂添加到诸如辉度增强结构或功能层之类的组合物时，这些着色剂溶解或分散在该组合物中。
本发明的另一方面涉及一种用于调节电泳显示器的色温的方法。
在本方法中，首先获得电泳显示器的色谱。可使用UV-vis光谱仪来获得液晶粒子分散体的吸收谱或功能层的吸收谱；同时可使用色度计来确定显示器的反射率。
除该光谱之外，还可使用CIE L、a、b色空间系统来确定该显示器的色温。CIE L、a、b色空间系统的细节由Abhay Sharma在“理解色彩管理(Understanding Color Management)”(Delmar Cengage Learning第一版，2003年8月11日出版)，该参考文献的内容通过引用整体结合于此。
遵循本发明的方法，可实现CIE L、a、b色空间系统中的“a”值在3与-6之间、优选在0与-3之间、更优选在0与-1.5之间，而“b”值在4与-5之间、优选在1与-2之间、更优选在0与-2之间。
基于所获得的光谱，然后按需要选择着色剂来调节色温。
概言之，用于调谐显示器的色彩的方法包括
a)确定该显示器的色温；
b)基于该色温选择一个或多个着色剂；以及
c)形成包括所述着色剂和聚合物载体的调色组合物，并将该调色组合物涂敷到衬底层上，或将所述着色剂纳入用于显示器中的一部件的组合物中。
在一个实施例中，该衬底层可以在电极层或功能层上。
在另一实施例中，该部件可以是粘接层、衬底层、辉度增强结构或功能层。
示例
示例1：作为独立涂层的色彩调谐层
表1：
首先将天来宝OB和UV稳定剂292溶解于四氢呋喃中，然后将聚丙烯酸酯树脂添加到该溶液中并搅动。该混合物被保持搅动，直到聚合物粘合剂被完全溶解。利用缠有线的涂料杆(#6)将所得的溶液涂在PET塑料膜表面上，并在烘箱中在100℃下干燥1分钟。所得膜具有约5um厚度。当暴露于UV光时，该层发射波长约为370nm的蓝色可见光。将该色彩调谐层层叠至电泳显示膜。
在以下表格2中，色彩在CIE L、a、b色空间系统中被表达为“a”和“b”值。当存在色彩调谐层时，从该表中可以清楚看出“b”值已从1.14被调谐至-1.59。如果使用了较厚的涂层(～20um)，则EPD膜的反射率也会增加约2％。
表2：
| 无色彩调谐层 | 有色彩调谐层 | |
| “a” | -2.43 | -1.92 |
| “b” | +1.14 | -1.59 |
示例2：被纳入粘接剂中的色彩调谐材料
表3：
| 成分 | 重量百分比 | 干燥形态下的重量百分比 |
| 热塑性聚氨酯 | 11.3 | 99.8 |
| 红色颜料 | 0.023 | 0.2 |
| 甲基乙基酮(MEK) | 88.677 | -- |
首先通过研磨辊使颜料粒子分散在MEK中24小时，然后均质化10分钟。然后将聚氨酯树脂添加到该溶液中并搅动，直到它们完全溶解。然后利用厚度为3密耳的刮棒将该混合物涂到衬料上，然后在烘箱中在100℃下干燥2分钟。通过在120℃和80psi下使用层压机利用所得的粘接组合物将辉度增强结构层叠到EPD膜上。该粘接层在CIE L、a、b色空间系统中表现出“a”值向正方向偏移1个单元，并使绿色色调中和。
虽然已经参照示例实施例描述了本发明，但本领域技术人员能理解的是，可作出多种改变且可以替换等价物，而不背离本发明的范围。此外，可作出许多修改，以使特定情况、材料、组合物、工艺、工艺步骤或多个步骤适应本发明的目的、精神和范围。所有此类修改旨在所附权利要求的范围内。
Claims (22)
1.一种显示器，包括：
a)用显示流体填充的显示单元；以及
b)由包括着色剂和聚合物载体的色彩调谐组合物形成的色彩调谐层。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述着色剂是吸光或发光材料。
3.如权利要求2所述的显示器，其特征在于，所述吸光或发光材料是有机和无机染料或颜料或光致发光材料。
4.如权利要求3所述的显示器，其特征在于，所述光致发光材料是荧光染料或荧光无机磷光体。
5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述着色剂是荧光增亮剂。
6.如权利要求5所述的显示器，其特征在于，所述荧光增亮剂是三嗪—芪(二磺化、四磺化或六磺化)、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑、苯并噁唑啉或联苯—芪。
7.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述聚合物载体是热塑性材料、热固性材料或其前体或衍生物。
8.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述色彩调谐层在粘接至电极层或功能层的衬底层上，藉此所述衬底层的一面是所述色彩调谐层，而所述衬底层的另一面是所述电极层或所述功能层。
9.一种显示器，包括：
a)用显示流体填充的显示单元；以及
b)由包括着色剂的色彩调谐组合物形成的功能层。
10.如权利要求9所述的显示器，其特征在于，所述着色剂是吸光或发光材料。
11.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述吸光或发光材料是有机和无机染料或颜料或光致发光材料。
12.如权利要求11所述的显示器，其特征在于，所述光致发光材料是荧光染料或荧光无机磷光体。
13.如权利要求9所述的显示器，其特征在于，所述着色剂是荧光增亮剂。
14.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述荧光增亮剂是三嗪—芪(二磺化、四磺化或六磺化)、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑、苯并噁唑啉或联苯—芪。
15.如权利要求9所述的显示器，其特征在于，所述功能层是粘接层、防眩目涂层、硬涂层或辉度增强结构。
16.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，还包括辉度增强结构。
17.一种用于调谐显示器的色彩的方法，所述方法包括：
i)确定所述显示器的色温；
ii)基于所述色温选择一种或多种着色剂；以及
iii)形成包括所述着色剂和聚合物载体的色彩调谐组合物，并将所述色彩调谐组合物涂敷到衬底层上，或将所述着色剂纳入用于所述显示器中的一部件的组合物中。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述着色剂是吸光或发光材料。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述显示器是电泳显示器。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法在CIE L、a、b色空间系统中实现“a”值在3与-6之间，且“b”值在4与-5之间。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法在CIE L、a、b色空间系统中实现“a”值在0与-3之间，且“b”值在1与-2之间。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法在CIE L、a、b色空间系统中实现“a”值在0与-1.5之间，且“b”值在0与-2之间。
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