CN102216844A

CN102216844A - 用于电子纸的颗粒及其制造方法

Info

Publication number: CN102216844A
Application number: CN2009801459892A
Authority: CN
Inventors: 尹尚帅; 全用夏; 韩上劝; 杨重根
Original assignee: SK Telecom Co Ltd
Current assignee: SK Planet Co Ltd
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-10-12
Also published as: KR101306804B1; JP2012509384A; JP5265780B2; KR20100055559A; WO2010058900A2; WO2010058900A3

Abstract

本发明涉及用于电子纸的颗粒及其制造方法。制造用于电子纸的颗粒的方法包含以下步骤：通过使用溶剂分散包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素的电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物；以预定压力喷射可喷射组合物以产生液滴；干燥液滴；以及从干燥的液滴中获得用于电子纸的颗粒。本发明的方法可以制造用于电子纸的颗粒而无需使用稳定剂或乳化剂，由此改善了用于电子纸的颗粒的稳定性，且相对于污染提供了更好的环境稳定性。

Description

用于电子纸的颗粒及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于电子纸的颗粒及其制造方法，更具体而言，涉及一种制造用于电子纸的颗粒的方法以及依据该制造方法获得的用于电子纸的颗粒，该制造方法包含以下步骤：使用溶剂分散包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素的电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物；以预定压力喷射该可喷射组合物以产生液滴；干燥液滴以及从干燥的液滴中获得用于电子纸的颗粒。

背景技术

电子纸提供纸的感觉且用作用于显示诸如电子装置上处理的字符或图像的数字信息的工具。电子纸还被称为e纸，纸状显示器、电子书和电子纸。

电子纸是可以像纸一样折叠或卷拢的柔性液晶显示器且它不仅可以显示信息，还可以自由书写、擦除和存储数据。

电子纸技术可以分成基于诸如液晶显示器的常规显示技术的电子纸显示器以及基于提供纸感觉的新技术的纸显示器。尽管存在各种类型的电子纸，但是在目前，在使用显示器(诸如液晶显示器)实现具有纸感觉的电子纸方面具有限制。

实现纸感觉的系统之一-电泳显示器-指示一种反射性显示器，其能够通过使用电泳重复书写和擦除图像或字符，其中，在流体中分散的充电电荷被施加到其上的电场移动。电泳分成面内类型和微胶囊类型。

图1说明面内电泳。参照图1，充电黑电泳颗粒在平板上水平地移动。当具有不同面积的电极布置在单个像素中且被施加电压时，充电黑颗粒根据极性被静电吸附且覆盖在平板上。然而，面内电泳并不满足显示稳定性，所以建议使用微胶囊电泳来解决面内电泳的问题。

图2说明微胶囊电泳。微胶囊电泳显示器(MEPD)是基于在透明悬浮液中浮动的颗粒的静电移动的装置。当向MEPD施加正电压时，被充有正电荷的白色颗粒静电移动到观察者一侧的电极。相反，当向MEPD施加负电压时，白色颗粒移动到远离观察者的电极，且黑颗粒移动到胶囊的上部以吸收光，且因而观察到黑色。一旦负或正粒子移动，即使当施加的电压被去除时，颗粒也保持在颗粒已经移动到的位置，由此提供的双稳态存储装置。TiO用作白色颗粒且碳黑用作黑色颗粒。此外，由于其存储属性，MEPD可以减小功耗。

悬浮聚合或乳液聚合当前用于制造用于MEPD的电子纸颗粒。

因为散布在水中不可溶解的单体(例如，油)用于聚合，因而悬浮聚合或乳液聚合需要稳定剂或乳化剂。稳定剂是添加的用以防止状态变化或化学变化的材料。乳化剂也被称为乳化试剂且在颗粒形式的油聚合物成分在水中聚合时是维持颗粒的稳定所必须的。水可溶解聚合物或表面活性剂用作乳化剂。

在电子纸获取工艺中通过清洁工艺去除稳定剂或乳化剂。由于其极强的亲水性或吸收性，稳定剂或乳化剂降低了充电颗粒的电荷数量。

公开

技术问题

如上所述，尽管当在水中制造电子纸颗粒时去除稳定剂或活性剂，由于残留在颗粒的表面上的稳定剂或乳化剂，即使执行清洁工艺，也不能确保产生的电子纸颗粒的电荷稳定性。此外，在电子纸颗粒制造工艺中或电子纸存储工艺中残存的乳化剂导致湿气吸收，且因而不能确保环境稳定性。

因此，本发明是为了解决在常规技术中发生的上述问题而做出，且本发明的主要目的是提供一种制造电子纸颗粒的方法，该方法确保电荷稳定性或环境稳定性。

本发明的另一目的是提供用于通过本制造方法制造的用于电子纸的颗粒。

技术方案

为了实现本发明的目的，提供了一种制造电子纸颗粒的方法，该方法包含以下步骤：使用溶剂分散包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素的电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物，以预定压力喷射可喷射组合物以产生液滴，干燥液滴以及从干燥的液滴获得用于电子纸的颗粒。

聚合物树脂可以包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂其中之一，电荷控制剂可以包括正电荷控制剂和负电荷控制剂其中至少之一，且色素可以包括白色色素和黑色色素其中至少之一。白色色素可以包括二氧化钛且黑色色素可以包括碳黑。

溶剂可以是有机溶剂，且有机溶剂可以包括选自以下材料的其中之一或至少两个材料的混合物：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲基乙基酮、二甲基乙醚、二乙醚、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿正己烷、庚烷、环己烷、甲苯以及二甲苯。

预定压力可以处于2Mpa至10Mpa的范围内，且可喷射组合物的粘度在常温下可以处于10cPs到1000cPs的范围内。

本发明制造用于电子纸的颗粒而不使用稳定剂或乳化剂，由此改善了用于电子纸的颗粒的电荷稳定性且相对于污染提供更好的环境稳定性。而且，本发明不要求用于在电子纸颗粒制造工艺中去除稳定剂或乳化剂的附加清洁或干燥步骤。

附图说明

本发明的其他目的和优点可以从下面结合附图的详细描述中得到更完整的理解，在附图中：

图1说明了常规面内电泳电子纸；

图2说明了常规微胶囊电泳电子纸；以及

图3是示出了根据本发明的实施方式的制造用于电子纸的颗粒的工艺的流程图。

最佳模式

在以下结合本发明的优选实施方式做出的描述中，示出了各种特定元件，诸如各种详细电路的构成元件。做出这些元件的描述仅仅是为了更好地理解本发明。本领域技术人员应当意识到可以不使用上述特定元件实现本发明。在本发明的下面的描述中，当将已知功能和配置的详细说明并入本文可能混淆本发明的主旨时，将省略其描述。

本发明提供了一种制造用于电子纸的颗粒的方法。本发明提供了一种电子纸颗粒制造方法，其使用溶剂分散包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素的电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物，以预定压力喷射可喷射组合物以产生液滴，干燥液滴且从干燥的液滴获得用于电子纸的颗粒。

此处，聚合物树脂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂其中之一，电荷控制剂包括正电荷控制剂和负电荷控制剂其中至少之一，且色素包括白色色素和黑色色素其中至少之一。白色色素可以包括二氧化钛且黑色色素包括碳黑。

溶剂可以是有机溶剂，且有机溶剂可以包括选自以下材料中的一种材料或至少两个材料的混合物：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲基乙基酮、二甲基乙醚、二乙醚、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿正己烷、庚烷、环己烷、甲苯以及二甲苯。

预定压力处于2Mpa至10Mpa的范围内。可喷射组合物的粘度在常温下处于10cPs到1000cPs的范围内。

根据本发明制造的用于电子纸的颗粒可以嵌入在电子纸中以显示数字信息。

参照图3，在步骤111中通过使用溶剂分散电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物且工艺进行到步骤113。电子纸颗粒组合物包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素。

聚合物树脂用作键合剂。因此，聚乙烯树脂可以具有热塑性或者具有小分子量以容易成型。尽管在本发明的实施方式中聚合物树脂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂其中之一，但苯乙烯-丁二烯共聚物可以用作聚合物树脂。

电荷控制剂包括正电荷控制剂和负电荷控制剂其中至少之一。正电荷控制剂包括二氮陆圜类型(azine type)、季铵盐和具有正电荷的可塑剂。负电荷控制剂包含叔丁基水扬酸锌类型(例如，叔丁基水扬酸锌类型)、叔丁基水扬酸钙、偶氮型以及具有负电荷的可塑剂。具有负电荷的可塑剂包括日本Orient Chemical出售的E-88(Morflex130)和E-80(Cesscoflex DBT)。

电荷控制剂被添加以控制根据本发明获得的电子纸颗粒的电荷的数量。希望地，电荷控制剂被添加0.01％至5％范围内的含量(content)。当电荷控制剂的含量小于0.01％时，由于充电速度低和电荷数量少，电荷控制可能难以执行，而当电荷控制剂超过5％的含量时，电荷数量过度地增加而恶化了颗粒的稳定性。

色素包括白色色素和黑色色素其中至少之一。白色色素可以包括二氧化钛(TiO₂)且黑色色素可以包括碳黑。

根据诸如晶体结构、晶体大小和化学组成之类的色素的物理化学属性和与色素混合的聚合物的物理化学属性的相互作用适当地选择色素。

溶剂包括有机溶剂。有机溶剂可以包括选自以下材料的其中一种材料或至少两个材料的混合物：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲基乙基酮、二甲基乙醚、二乙醚、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿正己烷、庚烷、环己烷、甲苯以及二甲苯。如果溶剂是挥发的，则溶剂可以使用极性溶剂或非极性溶剂。

希望地，可喷射组合物的粘度处于10cPs到1000cPs的范围内。此处，当粘度小于10cPs时，可喷射组合物成分难以控制，且当粘度高于1000cPs时，喷嘴可能被阻塞。

在步骤113中以预定压力喷射可喷射组合物以产生液滴，且工艺进行到步骤115。可喷射组合物可以通过使用至少一个喷嘴(例如，二流体喷嘴)以2MPa至10MPa的范围内的压力喷射。当可喷射组合物在上述压力喷射时最容易控制组合物的形状和固定数量。具体而言，当喷射压力低于2MPa时，不能喷射具有10cPs至1000cPs范围内的粘度的组合物。当喷射压力超过10Mpa时，液滴的形状变成无定形的，甚至在喷射组合物时不能获得固定数量的液滴。

在步骤115中液滴被干燥且工艺进行到步骤117。当溶解在溶剂中的喷射组合物通过喷嘴喷射以产生液滴且通过使用热空气使溶剂挥发从而使得液滴干燥时，剩余固体含量形成一形状。一般地，由于固体含量与空气之间的界面张力，固体含量在空气中成形成球形。然而，当使用两个或更多二流体喷嘴时，产生的液滴的形状可以大范围地改变，且因而固体含量不形成球体。

干燥步骤可以包括任意物理干燥方法和任意化学干燥方法。例如，通过使用温度在50℃至120℃的范围内的空气，溶剂可以被有效地去除以干燥液滴。此处，当空气的温度过低时，液滴不能被完全地干燥，而当空气的温度过高时，溶剂立刻蒸发且因而液滴的形状难以控制。因此，希望通过使用温度在50℃至120℃范围内的空气干燥液滴。

在步骤117中，从干燥的液滴获得电子纸颗粒。

此处，希望根据本发明的用于电子纸的颗粒根据色素的颜色被充以正电或负电。例如，当需要充负电白色颗粒时，白色色素和负电荷控制剂被添加到聚合物树脂，且当需要充正电黑色色素时，黑色色素和正充电控制剂被添加到聚合物树脂。

诸如电泳、颗粒旋转或干燥去除技术的已知电子纸制造方法被应用于根据本发明获得的电子纸，从而制造电子纸。

制造电子纸颗粒的方法可以通过附加的电子纸颗粒制造系统实现。电子纸颗粒制造系统包括可喷射组合物产生器、喷射机、液滴干燥器以及颗粒采集单元。

可喷射组合物产生器通过使用溶剂分散电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物。电子纸颗粒组合物包括聚合物树脂、电荷控制剂和色素。聚合物树脂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂其中之一。

要求聚合物树脂用作键合剂。即，希望使用具有热塑性或小分子量的聚合物树脂以便于成形。尽管在本发明的一种实施方式中聚合物树脂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂其中之一，但苯乙烯-丁二烯共聚物可以用作聚合物树脂。

电荷控制剂包括正电荷控制剂和负电荷控制剂其中至少之一。正电荷控制剂包括二氮陆圜类型、季铵盐和具有正电荷的可塑剂，而负电荷控制剂包含叔丁基水扬酸锌类型(例如，叔丁基水扬酸锌类型)、叔丁基水扬酸钙、偶氮型以及具有负电荷的可塑剂。具有负电荷的可塑剂包括日本Orient Chemical出售的E-88(Morflex 130)和E-80(Cesscoflex DBT)。

希望添加含量在0.01％至5％范围内的电荷控制剂。当电荷控制剂的含量小于0.01％时，电荷的充电速率和电荷数量减小，且当电荷控制剂的含量超过5％时，由于过多的电荷数量，颗粒的稳定性恶化。

像素包括白色像素和黑色像素中至少之一。白色像素包括二氧化钛(TiO₂)且黑色像素包括碳黑。

根据诸如晶体结构、晶体大小和化学组成的色素的物理化学属性和与色素混合的聚合物树脂的物理化学属性的相互作用适当地选择色素。

溶剂包括有机溶剂。有机溶剂可以包括选自以下材料的一种材料或至少两个材料的混合物：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲基乙基酮、二甲基乙醚、二乙醚、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿正己烷、庚烷、环己烷、甲苯以及二甲苯。如果溶剂是挥发的，则溶剂可以使用极性溶剂或非极性溶剂。

可喷射组合物的粘度在常温下可以处于10cPs到1000cPs的范围内。此处，当粘度小于10cPs时可喷射组合物成分难以控制，且当粘度高于1000cPs时喷嘴可能被阻塞。

喷射机以预定压力喷射可喷射组合物以产生液液滴。喷射机包括至少一个喷嘴(例如，二流体喷嘴)。

喷射机使用喷嘴以2MPa至10MPa范围内的压力喷射可喷射组合物。此处，当以上述压力喷射可喷射组合物时最容易控制组合物的形状和固定数量。具体而言，当喷射压力低于2MPa时，不能喷射具有10cPs至1000cPs范围内的粘度的组合物。当喷射压力超过10Mpa时，液滴的形状变成无定形且甚至在喷射组合物时不能获得固定数量的液滴。

液滴干燥器干燥液滴。例如，干燥器可以提供温度在50℃至120℃范围内的空气以有效地去除溶剂，由此干燥液滴。此处，当空气的温度过低时，液滴不能被完全地干燥，而当空气的温度过高时，溶剂立刻蒸发且因而液滴的形状难以控制。因此，希望通过使用温度在50℃至120℃范围内的空气干扰液滴。

颗粒采集单元从干燥的液滴中获得电子纸颗粒。

当溶剂中的可喷射组合物通过喷嘴喷射以产生液滴且通过使用热空气使溶剂挥发从而使得液滴干燥时，剩余的固体含量成形为一种形式。一般地，由于固体含量和空气之间的界面张力，固体含量在空气中成形为球形。然而，当使用两个或更多的二流体喷嘴时，产生的液滴的形状可以大范围地变化且因而固体含量不成形为球形。

希望根据色素的颜色，对根据本发明的电子纸颗粒充以正电或负电。例如，当需要充负电白色电荷时，使用聚合物树脂、白色像素和负充电控制剂，而当需要正充电黑色颗粒时，使用聚合物树脂、黑色像素和正充电控制剂。

现在将通过详细实施方式描述制造用于根据本发明的电子纸的颗粒的方法。

<实施方式1>

使用溶剂分散电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物。此处，电子纸颗粒组合物包括聚合物树脂、电荷控制剂、色素。苯乙烯-丙烯酸酯共聚物用作聚合物树脂，p-50(一种具有正电荷的可塑剂)以0.5％的含量被添加到聚合物树脂，且碳黑(黑色色素)用作色素。

可喷射组合物通过二流体喷嘴以3Mpa的压力喷射以产生液滴。

通过使用90℃的空气使液滴被干燥，直到液滴的溶剂含量变得小于1％，并从干燥的液滴中获得电子纸颗粒。

<实施方式2>

通过使用溶剂分散电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物。此处，电子纸颗粒组合物包括聚合物树脂、电荷控制剂、色素。聚酯树脂用作聚合物树脂，E-88(Morflex130)(日本Orient Chemical出售的具有负电荷的可塑剂)以0.5％的含量被添加到聚合物树脂，且二氧化钛(白色色素)用作色素。

可喷射组合物通过二流体喷嘴以5Mpa压力喷射以产生液滴。

通过使用80℃的空气使液滴被干燥，直到液滴的溶剂含量变得小于1％，并从干燥的液滴获得电子纸颗粒。

<实施方式3>

通过使用溶剂分散电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物。此处，电子纸颗粒组合物包括聚合物树脂、电荷控制剂、色素。苯乙烯-丁二烯共聚物用作聚合物树脂，E-80(Kesscoflex DBT)(具有负电荷的可塑剂)以0.5％的含量被添加到聚合物树脂，且二氧化钛(白色色素)用作色素。

可喷射组合物通过二流体喷嘴以4MPa喷射以产生液滴。

通过使用100℃的空气使液滴被干燥，直到液滴的溶剂含量变得小于1％，且从干燥的液滴获得电子纸颗粒。

尽管参照其示例性实施方式特别示出和描述了本发明，本领域技术人员应当理解，可以在不偏离如下面的权利要求限定的本发明的精神和范围的条件下做出形式和细节中的各种变化。

工艺适用性

用于电子纸的上述颗粒及其制造方法可以应用于电子纸制造技术。另外，本发明制造电子纸颗粒而不使用稳定剂或乳化剂，且因而本发明可以有利地用于制造具有电荷稳定性和环境稳定性的电子纸颗粒。

Claims

1.一种制造电子纸颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：

通过使用溶剂分散包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素的电子纸颗粒组合物以获得可喷射组合物；

以预定压力喷射可喷射组合物以产生液滴；

干燥液滴；以及

从干燥的液滴中获得用于电子纸的颗粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物树脂包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂其中之一。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电荷控制剂包括正电荷控制剂和负电荷控制剂其中之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述色素包括白色色素和黑色色素其中之

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述白色色素包括二氧化钛，所述黑色色素包含碳黑。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂是有机溶剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述有机溶剂包括选自以下材料中的一种材料或选自以下材料中的至少两种材料的混合物：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲基乙基酮、二甲基乙醚、二乙醚、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿正己烷、庚烷、环己烷、甲苯以及二甲苯。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定压力处于2Mpa至10Mpa的范围内。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述可喷射组合物的粘度在常温下处于10cPs到1000cPs的范围内。

10.一种电子纸颗粒，所述电子纸颗粒通过使用权利要求1至9其中之一产生。

11.一种电子纸颗粒，所述电子纸颗粒包含聚合物树脂、电荷控制剂和色素，其中所述聚合物树脂是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物或聚酯树脂。

12.根据权利要求11所述的电子纸颗粒，其中所述电荷控制剂包括正电荷控制剂和负电荷控制剂其中之一，所述正电荷控制剂是二氮陆圜类型或季铵盐，所述负电荷控制剂量是叔丁基水扬酸锌类型或偶氮型。

13.根据权利要求11或12所述的电子纸颗粒，其中所述色素是白色色素或黑色色素，所述白色色素包括二氧化钛，所述黑色色素包括碳黑。