CN102369474B - 用于电润湿、电流体和电泳技术的彩色流体 - Google Patents

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Abstract

公开了用于电润湿、电流体或电泳装置的彩色流体，以及装置自身。彩色流体可以含有非水极性溶剂，所述非水极性溶剂具有(a)在25℃时0.1cP到50cP的动态粘度，(b)在25℃时25dynes/cm到55dynes/cm的表面张力，以及(c)40％到80％的相对电润湿反应值。这种彩色流体进一步含有选自颜料和/或染料的着色剂。在另一个实施方式中，彩色流体可以含有非极性溶剂和选自颜料和/或染料的有机着色剂。这种彩色流体可以是黑颜色的，并具有从0pS/cm到5pS/cm的电导率，以及小于3的介电常数。在显示器技术中，这种彩色流体的使用提供了耐用性的改善，并在分散状态下提供更高水平的色度，以及实现更高对比度的能力。

Description

用于电润湿、电流体和电泳技术的彩色流体
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年8月4日提交的美国临时申请No.61/231,156的优先权，以及2009年3月13日提交的美国临时申请No.61/160,113的优先权，在此通过引用的方式将其整体内容引入到本文中。
技术领域
本发明大体涉及电润湿领域，更加具体的涉及用于电润湿、电流体或电泳装置的彩色流体，以及电润湿、电流体和电泳装置。
背景技术
电润湿已经成为一个在各种光学应用中具有吸引力的调制方案，部分原因是由于高亮度和对比度，大的视角以及快的开关速度的理想结合。此外，因为不需要前光或背光，电润湿显示器的功耗相对较低。例如，电润湿已被用来作为纤维光学的光开关，作为相机和制导系统，光学拾取装置，光波导材料，以及视频显示分辨率的光学快门或滤光片。术语“电润湿”是指电场对液体与疏水性表面的接触角的影响。通过电场使得液体分散到，或润湿最初排斥液体的表面，造成装置的光谱特性的变化。当电场被去除之后，接触角增加并且液体收缩到一个区域，该区域中光谱特性恢复到初始状态。
不相容的彩色流体(colored immiscible fluids)是电流体和电润湿装置必不可少的部分，再现视觉信息和效果是应用所需要的。传统的电润湿装置典型的具有在绝缘的含氟聚合物上形成膜的彩色油。该彩色油膜赋予装置可见的颜色。当在位于油膜上方的水层以及在含氟聚合物下方的电极之间施加电压时，油膜被破坏而水电润湿该表面。被破坏的油膜不再为装置提供颜色。一旦电压去除，油会优先润湿绝缘的含氟聚合物，油膜重新形成，并且颜色再次可见。
通常，着色剂可以是染料或颜料。从历史上看，选择染料作为着色剂已经用于各种数字应用，例如喷墨墨水(inkjet inks)，彩色滤光片，和电润湿装置。但是染料有一定的缺点，包括光线和耐候性不足。其它缺点包括成本高，特别是纯化形式的，在非极性溶剂中溶解度不足，低抗流失性(resistanceto bleed)，和/或缺乏阻光度。在采用染料作为着色剂的应用中，由于有机颜料理想的耐光性和抗溶剂性和抗流失性(bleed)，发现有机颜料的使用近年来在增加。这些应用包括，例如，用于书写工具的墨水，其中水或油溶性染料已被用作着色剂；并且用于塑料的着色剂，其中油溶性染料已经作为高透明度的着色剂被使用了。用于液晶彩色滤光片，碳粉和喷墨墨水的着色剂的颜料的需求也有所增加。
通过电润湿作用的许多装置使用水和油的组合。但是，水的物理性质，例如高温以及冰点时的扩张，限制了其在这些装置中的应用。虽然使用水和常规染料的相关问题正在解决，但对用于不同电润湿和电流体装置的彩色流体进行改进仍然存在明确的需要。
这将有利于为电润湿、电流体或电泳装置提供改进的彩色流体，例如，可以提高装置的性能，并且保持所需的功能超过优选的时长。
发明内容
本发明的实施方式提供用于电润湿、电流体或电泳装置的彩色流体。
在一个实施方式中，彩色流体含有至少一种非水极性溶剂，所述非水极性溶剂具有(a)在25℃时0.1cP到50cP的动态粘度，(b)在25℃时25dynes/cm到55dynes/cm的表面张力，以及(c)40％到80％的相对电润湿反应值(electrowetting relative response)。彩色流体进一步含有至少一种选自颜料和/或染料的着色剂。彩色流体定义(defines)了一种彩色极性流体。
在另一个实施方式中，彩色流体进一步含有至少一种非极性溶剂和至少一种选自颜料和/或染料的有机着色剂。彩色流体是黑颜色的，具有从0pS/cm到5pS/cm的电导率，以及小于3的介电常数。彩色流体定义了一种彩色极性流体。
在另一个实施方式中，公开了用于显示器的像素，该像素包括储存器以及位于储存器中的彩色流体。彩色流体含有至少一种非极性溶剂和至少一种选自颜料和/或染料的有机着色剂。彩色流体是黑颜色的，具有从0pS/cm到5pS/cm的电导率，以及小于3的介电常数。大量带电颗粒悬浮在彩色流体中。多个电极被配置(configure)成应用电位差有效地造成带电颗粒在彩色流体中至少相对一个电极进行移动。
在另外一个实施方式中，用于显示器的像素包括储存器以及位于储存器中的彩色流体，其包括至少一种非水极性溶剂，所述彩色流体具有(a)在25℃时0.1cP到50cP的动态粘度，(b)在25℃时25dynes/cm到55dynes/cm的表面张力，以及(c)40％到80％的相对电润湿反应值；以及至少一种选自颜料和/或染料的着色剂。多个电极被配置成应用电位差有效地造成彩色流体相对至少一个电极进行移动。
在另一个实施方式中，用于显示器的像素包括储存器以及位于储存器中的彩色流体，该彩色流体含有至少一种非极性溶剂和至少一种选自颜料和/或染料的有机着色剂。彩色流体是黑颜色的，具有从0pS/cm到5pS/cm的电导率，以及小于3的介电常数。极性流体也在储存器中，并且占据储存器中没有被彩色流体占据的空间。多个电极被配置成应用电位差有效地造成极性流体相对至少一个电极进行移动，由此，这种极性流体的移动改变彩色流体的形状。
在显示器(display)技术中，这种彩色流体的使用提供了耐用性的改善，并在分散状态下提供更高水平的色度，以及通过颜料的选择具有实现更高对比度的能力。彩色流体也能提供快的开关速度，低的功耗，更高的装置耐用性。
附图说明
附图被纳入并作为说明书的一部分，阐述了本发明的实施方式，并与上述本发明的一般性描述以及接下来的实施方式的详细描述一起用于解释本发明的原理。
图1A是本发明一个实施方式的作为显示器像素的电润湿装置的剖面示意图；
图1B是图1A电润湿装置的像素的显示状态改变后的剖面示意图；
图2A是本发明一个实施方式的作为显示器像素的电润湿装置的剖面示意图；
图2B是图1A电润湿装置的像素的显示状态改变后的剖面示意图；
图3A是本发明一个实施方式的作为显示器像素的电润湿装置的剖面示意图；
图3B是图3A电润湿装置的像素的显示状态改变后的剖面示意图；
图3C是图3C电润湿装置的像素的显示状态改变后的剖面示意图；
图4A是本发明一个实施方式的作为显示器像素的电泳装置的剖面示意图；以及
图4B是图4A电泳装置的像素的显示状态改变后的剖面示意图。
具体实施方式
本发明针对用于电润湿或电流体装置的彩色流体。电润湿装置典型的由疏水性介质和电极组成，并且可能包括其它亲水性表面。通常，基板和连接组件暴露于极性和/或非极性流体，优选是液体形式。
根据本发明的实施方式，彩色流体通常含有至少一种非水极性溶剂，至少一种着色剂，着色剂可以是颜料和/或染料，以及任选的分散剂，增效剂，表面活性剂，树脂，聚合物，生物杀灭剂(biocide)，其它本领域已知的添加剂，或者它们的任意组合。彩色流体定义了一种彩色极性流体。非水极性溶剂中的修饰语“非水”是为了从极性溶剂的潜在列表中排除水。在一个实施例中，彩色流体不含非极性溶剂。
在另一个实施方式中，彩色流体通常含有至少一种非极性溶剂，至少一种着色剂，着色剂可以是颜料和/或染料，以及任选的分散剂，增效剂，表面活性剂，其它本领域已知的添加剂，或者它们的任意组合。彩色流体定义了一种彩色非极性流体。在一个实施例中，彩色流体是黑颜色的。在另一个实施例中，非极性溶剂的彩色流体不含有树脂和/或极性溶剂。
本发明的非水极性溶剂可以是单独的溶剂或两种或两种以上溶剂的任意组合。非水极性溶剂的实例包括但不限于乙二醇，乙醇，多元醇，醚，酯，酮，缩醛，缩酮，内酯，碳酸酯(carbonates)，内酰胺，氨基甲酸酯(氨基甲酸酯)，脲(ureas)，吡咯烷，吡咯烷酮，砜，亚砜，酰胺，伯、仲、叔或季胺(amines)，亚胺，腈，羧酸，醛，卤化、硫代(thio)或硝基化合物，以及它们的任意混合。在一个实施例中，非水极性溶剂是内酯，碳酸酯，或选自1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，一缩二乙二醇(diethylene glycol)或一缩二丙二醇(dipropylene glycol)的二醇。非水极性溶剂还可以含有一种，两种或多种相同或不同的描述于其分子式中的官能团，其可以是脂肪族，芳香族，脂环和/或杂环类。
在一个实施例中，非水极性溶剂选自一个或多个下列化学式：
其中R和R1独立地为H，C1-C12的烷基(Alk)，芳基(Ar)，烷基芳基，或O(RR1O)nH；R2，R3，R4和R5独立地为H，C1-C12的烷基，芳基，烷基芳基，卤素，OH，OAlk，OAr，SAlk，SAr，COOH，COOR，COOAr，CONAlk，CONAr，＝O，CH3C＝O，CN，N(R)4，CONR(ROH)m，COO(RR1O)nR，CONR(RR1O)nR，或者NRR1(RR1O)nH；n＝1-50；以及m＝1-2。
非水极性溶剂的非限定性特定实例是1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，一缩二乙二醇，一缩二丙二醇，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸1，2-丁烯酯，碳酸1，2-环己烷酯(1，2-cyclohexane carbonate)，碳酸甘油酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，苯乙酮，吡啶，丙二酸二甲酯(dimethyl malonate)，二丙酮醇，羟丙基氨基甲酸酯，β-羟乙基氨基甲酸酯，N-甲基甲酰胺，N-甲基乙酰胺，二甲亚砜，环丁砜，2-吡咯烷酮，N-甲基-2-吡咯烷酮，N-环己基-2-吡咯烷酮，丙酮基丙酮，环己酮，乙酰乙酸乙酯，L-乳酸乙酯(ethyl-L-lactate)，吡咯，N-甲基吡咯，N-乙基吡咯，4H-吡喃-4-酮，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，吗啉，N-甲基吗啉，N-乙基吗啉，N-甲酰基吗啉，β-丙内酯，β-戊内酯，β-己内酯，γ-丁内酯，γ-戊内酯，γ-己内酯，γ-庚内酯，γ-辛内酯，γ-壬内酯，γ-癸内酯，δ-戊内酯，δ-己内酯，δ-庚内酯，δ-辛内酯，δ-壬内酯，δ-癸内酯，δ-十四内酯，δ-十八内酯(octadecolactone)，以及它们的任意组合组成的组。
选定的非水极性溶剂还可以在25℃时具有等于或大于10的介电常数。在另一个实施例中，在25℃时介电常数等于或大于25。非水极性溶剂还应该在25℃时具有25dynes/cm到55dynes/cm的表面张力。
非水极性溶剂还应该在25℃时具有小于100cP的动态粘度。在另一个实施例中，在25℃时动态粘度从0.1cP到50cP。在另一个实施例中，在25℃时动态粘度从0.5cP到50cP。
非水极性溶剂还应该在30V直流或交流电流时表现出位于40-80％范围内的电润湿相对反应(EWRR)值。EWRR根据接下来的公式进行定义：
EWRR＝(Θo-Θv)×100/Θo，％
其中Θo是在0V电压时的初始接触角；Θv是在30V电压时的最终接触角。Balaji Raj et al.，″Ion and Liquid Dependent Dielectric Failure inElectrowetting Systems″，Langmuir|3b2|ver.9|18/7/09中描述了测定接触角的合适的过程，其内容通过引用的方式整体纳入，并且在下面的测试过程中进一步的详细讨论。
在一个实施例中，彩色流体含有至少一种非水极性溶剂，所述非水极性溶剂具有(a)在25℃时0.1cP到50cP的动态粘度，(b)在25℃时25dynes/cm到55dynes/cm的表面张力，以及(c)40％到80％的相对电润湿反应值；以及至少一种选自颜料和/或染料的着色剂。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含有的颜料可以是任意的有机颜料，包括但不限于偶氮，金属复合物，苯并咪唑酮，偶氮甲碱，甲碱，蒽醌，酞花菁，芘酮，二萘嵌苯，二酮吡咯并吡咯，靛蓝，硫靛蓝，二噁嗪，异吲哚啉，异吲哚啉酮，亚胺异吲哚啉(iminoisoindoline)，亚胺异吲哚啉酮(iminoisoindolinone)，喹吖啶酮，黄烷士酮，阴丹酮，蒽素嘧啶，异蒽酮紫或皮蒽酮的颜料。有机颜料的非限定性特定实例是C.I.颜料黑1，2，3，31和32；C.I.颜料绿7，36，37，47，54和58；C.I.颜料蓝15:1，15:2，15:3，15:4，15:6，16，21，22，60，64，65，75和76；C.I.颜料紫19，23，29，31，33和37；C.I.颜料红122，123，144，149，166，168，170，171，175，176，178，179，180，183，189，190，192，196，202，208，209，214，216，220，221，224，226，242，248，254，255，260，264和271；C.I.颜料橙36，40，43，51，60，61，62，64，66，69，71，72，73和77；C.I.颜料黄24，74，83，93，94，95，108，109，110，120，123，138，139，150，151，154，155，167，170，171，173，174，175，180，181，185，192，193，194，199，213和218。在一个实施例中，有机颜料选自C.I.颜料黑1，31和32；C.I.颜料绿7，36，37；C.I.颜料蓝15:1，15:2，15:3，15:4，15:6，16，60和64；C.I.颜料紫19，23和29；C.I.颜料红122，144，175，176，178，183，202，208，209，254，255，264和271；C.I.颜料橙36，64，71，72和73；或C.I.颜料黄74，83，110，120，138，139，150，151，154，155，175，180，181，185和213。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的颜料还可能是任意无机颜料，例如碳黑，金属氧化物，混合的金属氧化物，硫化物或硫酸盐。非限定性的特定实例包括二氧化钛，氧化锌，氧化铁，锑黄，铬酸铅，铬酸铅硫酸盐(leadchromate sulfate)，钼酸铅，群青蓝，钴蓝，锰蓝，氧化铬绿，水合氧化铬绿，钴绿，金属硫化物，镉硫硒化物，铁酸锌，钒酸铋，及其衍生物和它们的任意组合。无机颜料的非限定性特定实例是C.I.颜料黑6，7，9，11，12，14，15，22，26，27，28，29，30，33，34和35；C.I.颜料绿18，20，21和22；C.I.颜料蓝27，30和73；C.I.颜料红265和275；C.I.颜料黄38，40，53，119，157，158，160，161，162和184；C.I.颜料白4，5，6，6:1，7，8，9，10，12，13，14，15，18，18:1，19，21，22，23，24，25，26，27，28，32，33和36。在一个实施例中，无机颜料选自C.I.颜料黑6，7，9，11，12，14，15，22，26，27，28，29，30，33，34，和35或C.I.颜料白4，5，6，6:1，7，18，18:1，26，28和32。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的颜料还可以是任意已知的延伸物(extender)，例如氧化物，碳酸盐，硫酸盐，硫化物或磷酸盐，以及可以是合成的或矿物的。适用的延伸物的非限定性实例包括碳酸钙，硫酸钡，云母，高岭土，粘土，硅石及其类似物。颜料还可以是任意的混合物，复合物，或两种或两种以上有机、无机颜料及其延伸物的固态溶液。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的颜料还可以是在应用介质中的不可溶的分散颗粒物料，所述分散颗粒物料可以是低分子量化合物，低聚物，聚合物，共聚物，接枝共聚物(grafted co-polymer)，交联聚合物，熟化聚合物，含有极性阴离子或阳离子组成的以不溶性盐形式存在的基团与有机和/或无机阳离子和/或阴离子的聚合物，和其它具有相反电荷基团的聚合物或低聚物。
颜料还可以是任意混合物，固态溶液，或所述低分子量化合物，低聚物和聚合物的其它分子间反应或配位的产物。前述提及的颜料的非限定性实例包括密胺或亚烷基二环密胺(alkylene bis-melamine)，乙烯基聚合物和共聚物，例如聚烯烃(polyalkylene)(聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚异丁烯，聚异戊二烯)，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯(聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸烷基/芳基酯和聚甲基丙烯酸烷基/芳基酯)，聚丙烯腈，聚乙烯醇卤化物(聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚溴乙烯)，聚偏二卤乙烯(polyvinylidene halogenides)，聚乙烯醇，聚醋酸乙烯酯，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇缩丁醛，聚萘，聚乙烯咔唑，聚酰胺，聚酰亚胺，聚酯，聚醚，聚碳酸酯，聚酯碳酸酯，聚缩醛(polyacetal)，聚氨酯，聚脲，聚砜，聚(醚砜)，聚(亚芳基/亚烷基)硫化物，聚环氧化合物，聚醛，聚酮，聚醚醚酮，酚醛，三聚氰胺甲醛，脲醛，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，烃类树脂，无机聚合物例如聚硅氧烷。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的颜料还可以含有封装的有机颜料，无机颜料，延伸物或染料。封装可以通过本领域已知的任何方法进行，包括，例如物理吸附和/或颜料表面的树脂、低聚物或聚合物的沉淀，凝聚，或在颜料颗粒的存在下单体或低聚物进行或不进行交联或固化的聚合。聚合可以通过任何已知的聚合机理来实现，例如链式聚合，缩合式链式聚合(condensative chain polymerization)，缩聚，以及加成聚合(Pure&App/.Chem.，Vol.66，No.12，pp.2483-2486，1994)。在颜料颗粒存在时的可用于封装的预制聚合物或由单体合成的聚合物的非限定性实例是乙烯基聚合物和共聚物，例如聚烯烃(聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚异丁烯，聚异戊二烯)，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯(聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸烷基/芳基酯和聚甲基丙烯酸烷基/芳基酯)，聚丙烯腈，聚乙烯醇卤化物(聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚溴乙烯)，聚偏二卤乙烯(polyvinylidene halogenides)，聚乙烯醇，聚醋酸乙烯酯，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇缩丁醛，聚萘，聚乙烯咔唑，聚酰胺，聚酰亚胺，聚酯，聚醚，聚碳酸酯，聚酯碳酸酯，聚缩醛，聚氨酯，聚脲，聚砜，聚(醚砜)，聚(亚芳基/亚烷基)硫化物，聚环氧化合物，聚醛，聚酮，聚醚醚酮，酚醛，三聚氰胺甲醛，脲醛，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，烃类树脂，无机聚合物例如聚硅氧烷。用于封装的聚合物可以是任何天然或合成的线性，支链，嵌段，无规，梳形，接枝，树枝形聚合物或共聚物。此外，一种或多种天然或合成树脂可以用于封装，包括但不限于松香，改性松香，松香与顺丁烯二酸酐和其他不饱和化合物的缩合物，树胶，醇酸树脂，丙烯酸酯和其与顺丁烯二酸酐，密胺醛，酚醛，脲醛，环氧，聚氨酯，缩醛(acetal)，酚醛的缩合物。封装可以包括任何聚合物，低聚物和树脂的组合。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的颜料还可以包括表面改性的颜料，例如通过化学改性方法在颜料表面共价结合(接枝)离子，非离子，低聚物或聚合物基团。修饰基团的非限定性实例是羧基，磺酸基，芳基羧基(arylcarboxy)，芳基磺酸基，磷酸盐，羟基，伯、仲、叔和季胺，杂环胺，二胺，三胺，多胺，腈，聚烯烃，聚亚烷基氧化物(polyalkyleneoxide)，聚酯基团，以及它们的任意组合。这个组包括自分散颜料。使用自分散颜料，彩色流体可以不含有分散剂，例如，在一个实施例中，彩色流体由非水极性溶剂和自分散颜料组成。
颜料还可以是具有无机内核和有机壳层的壳形物质，反之亦然。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的染料可以是任何传统的染料，包括，例如直接的，酸性的，碱性(阳离子)的，反应性的(reactive)，还原性的(vat)，硫，溶剂，食品，媒染剂，荧光，天然的，和分散染料，或者它们的任意组合。也可以是任意阴离子染料和任意阳离子染料的复合物。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的染料还可以是改性的，低聚的或聚合的染料。改性染料可以包括传统的或特别合成的具有一个或多个额外的直接或通过连接基团与一个生色基团通过共价或离子键相连的官能团，总分子量小于1500的染料。改性染料还可以是通过共价，离子或氢键相互连接的两种或两种以上染料的复合物。这类染料可以或不可以具有其它取代基，并且可以携带相反电荷和互相直接连接或具有相同电荷并且通过第三种具有相反电荷的非着色组分进行连接。低聚的染料可以包括至少一个生色基团通过共价键或者离子键的方式直接地或通过连接基团连接到一个或多个链上的化合物，其总分子量范围在1,500-5,000内。聚合的染料可以包括至少一个生色基团通过共价键或者离子键的方式直接地或通过连接基团连接到一个或多个链上的化合物，其总分子量高于5,000。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的染料还可以含有生色基团，例如偶氮或偶氮缩合物，金属复合物，苯并咪唑酮，偶氮甲碱类，甲碱类例如青色素，氮杂羰花青(azacarbocyanines)，烯胺类，半花青(hemicyanines)，半链花青(streptocyanines)，苯乙烯基类，单甲川(zeromethines)，单，二，三和四噻吖唑类；类胡萝卜素类，芳基甲烷例如二芳基甲烷和三芳基甲烷；氧杂蒽类，噻吨类，类黄酮类，二苯乙烯类，香豆素类，吖啶(acridenes)，芴类，荧光酮类，苯并二呋喃酮类，甲臜类，吡唑类，噻唑类，吖嗪类，二噁嗪类，氧杂吖嗪类，二氧杂吖嗪类，三苯基二氧杂吖嗪类，苯基吖嗪类，噻嗪类，噁嗪酮类，引达胺类，亚硝基，硝基，苯醌类例如对苯二酚和蒽醌；若丹明，酞菁类，天然花青(neutrocyanines)，二氮杂半花青(diazahemicyanines)，porhirines，芘酮类，苝类，派洛宁类，二酮吡咯并吡咯类，靛蓝，靛蓝类，硫靛蓝，靛酚类，萘类，异吲哚啉类，异吲哚啉酮类，亚胺异吲哚啉类，亚胺异吲哚啉酮类，喹吖啶酮类，黄烷士酮，阴丹酮类，蒽素嘧啶类(anthrapyrimidines)，喹啉酞酮类，异蒽酮紫，皮蒽酮类，或它们的任意组合。
用于具有非水极性溶剂的彩色流体的改性，低聚和聚合染料可以含有任意类型的一种或多种连接基团。连接基团的非限定性实例是磺酸基，磺氨基，羧基，羧基酰胺基，脲基，硫脲基，尿烷基，偶氮基，酮基，氧代(oxy-)，烷氧基，巯基，氨基，氨烷基，磷酸酯基，单卤代三唑基，二卤代三唑基，乙烯基磺酰基，苯胺磺酰基，或它们的任意组合。官能团的非限定性实例是烷基，聚烷基，亚烷基二醇，聚亚烷基二醇，烷基芳基，聚乙醇胺，聚酯，聚氨酯，聚卤代烷基，聚环氧基，聚脲，聚酰胺，聚丙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯，和它们的任意无规或嵌段共聚物，以及它们的任意组合。染料也可以作为着色剂，遮蔽剂使用，用于颜料表面改性以在流体中分散和稳定颜料颗粒，用于改进流变学特性，和/或用于调节流体的界面张力和电导率。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的表面活性剂可以是阴离子型，阳离子型，正负离子型(catanionic)，两性离子(两性)型，非离子型，或它们的任意组合。非限定性的实例包括磺酸盐，磷酸盐，聚乙烯氧化物，聚丙烯氧化物，含有任意官能团的聚丁烯氧化物，和它们的嵌段和无规共聚物；烷基，芳基，和烷基芳基胺，例如伯、仲、叔、季胺和聚胺；吡咯烷酮，萘缩合物，炔烃，羧酸，醇，多元醇，和它们的任意组合。表面活性剂可以是合成的或天然的。表面活性剂可用于胶化稳定流体中的颜料颗粒，用于降低表面张力从而降低导致电润湿所需要的电压，和/或用于增加流体的电导率。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含有的增效剂可以是，例如，磺酸，金属磺酸盐，伯、仲、叔和季胺的磺酸盐；磺酰胺，邻苯二甲酰甲基，芳基甲基，烷基胺，羧酸，羧酸的盐，酰胺和酯；羰基，氨基甲基(amidomethyl)，烷基胺基甲基(alkylaminomethyl)，芳基烷氧基(arylalkyloxy)，偶氮的苯硫和苯胺衍生物，金属复合物，苯并咪唑酮，甲亚胺，甲烷，蒽醌，酞菁，芘酮，苝，二酮吡咯并吡咯，靛蓝，硫靛蓝，二噁嗪，异吲哚啉，异吲哚啉酮，亚胺异吲哚啉，亚胺异吲哚啉酮，喹吖啶酮，黄烷士酮，阴丹酮，蒽素嘧啶，喹啉酞酮，异蒽酮紫和皮蒽酮，或它们的任意组合。增效剂也可以是任意直接的，酸性的，碱性(阳离子)的，反应性的，还原性的，硫，溶剂，食品，媒染剂，天然的，和分散染料，衍生物，或它们的任意组合。其也可以是任意阴离子染料和任意阳离子染料的复合物。增效剂可用于修饰颜料表面来稳定流体中的颜料颗粒，用于改善其流变特性，用于降低界面张力，和/或用于增加流体的电导率。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的分散剂可以是选自下列类：阴离子，阳离子，两性离子(两性)，和非离子型聚合物或嵌段，无规，梳形，接枝，树枝状聚合物的低聚物或共聚物，选自聚环氧化合物组成的组例如聚环氧乙烷，聚环氧丙烷，或聚环氧丁烷；聚酰胺，聚酯，聚丙烯酸酯，聚乙醇胺，聚醚胺，聚乙烯醇，聚乙烯乙酸酯，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯噁唑烷酮，聚乙烯甲基噁唑烷酮，聚苯乙烯，聚环氧化物，聚氨酯，聚脲，聚卤代乙烯。分散剂可以单独使用或与其它分散剂，表面活性剂和增效剂联合使用。商购可得的部分分散剂的非限定性实例是(可从Noveon获得)，(可从Evonik获得)，(可从BASF获得)，以及(可从BYK Chemie获得)。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的树脂可以包括单独的天然或合成树脂，例如松香和改性松香，松香与顺丁烯二酸酐和其他不饱和化合物的缩合物，树胶，醇酸树脂，丙烯酸酯，密胺醛，酚醛，脲醛，环氧树脂，聚氨酯，缩醛，酚醛，或它们的任意组合。
具有非水极性溶剂的彩色流体中所含的聚合物可以包括天然或合成的选自聚环氧化合物的线性，枝状，嵌段，无规，梳形，接枝，树枝状聚合物或共聚物，例如聚环氧乙烷，聚环氧丙烷，或聚环氧丁烷；聚酰胺，聚酯，聚丙烯酸酯，聚乙醇胺，聚醚胺，聚乙烯醇，聚乙烯乙酸酯，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯噁唑烷酮，聚乙烯甲基噁唑烷酮，聚苯乙烯，聚环氧化物，聚氨酯，聚脲，聚卤代乙烯，或它们的任意组合。聚合物可以含有一个或多个基团，包括磺酸基，磺氨基，羧基，羧基酰胺基，脲基，硫脲基，尿烷基，偶氮基，酮基，氧代，烷氧基，巯基，氨基，氨烷基，磷酸酯基，单卤代三唑基，二卤代三唑基，乙烯基磺酰基，苯胺磺酰基，烷基，聚烷基，亚烷基二醇，烷基芳基，卤素，烷基和/或卤代芳基，或它们的任意组合。
在一个实施方式中，彩色流体含有非水极性溶剂，自分散颜料和/或染料，以及不含有至少一种表面活性剂，分散剂和树脂。在另一个实施方式中，彩色流体可以在非水极性流体中含有至少一种稳定有机或无机颜料的表面活性剂，增效剂，或分散剂。
含有非水极性溶剂的彩色流体还可以进一步含有其它添加剂，例如2008年9月12日提交的题为″Electrofluidic Devices，Visual Displays，and Methodsfor Making and Operating Such Electrofluidic Devices″的PCT/US2008/076168所描述的那些，其内容通过引用的方式整体纳入。也可添加生物杀灭剂和消泡剂。
基于彩色流体的总重量，非水极性溶剂的范围可以是从约60.0wt％到99.9wt％。在另一个实施例中，非水极性溶剂的范围可以是从约80.0wt％到99wt％。基于彩色流体的总重量，具有非水极性溶剂的彩色流体中颜料的含量范围可以是从约0wt％到约40wt％。在一个实施例中，基于彩色流体的总重量，颜料的用量范围是从约0.1wt％到约40wt％。在另一个实施例中，基于彩色流体的总重量，颜料的含量范围是从约1wt％到20wt％。颜料的浓度低于0.1wt％时通常不能提供所需要的颜色强度，而高于40wt％时通常导致流变行为不足。基于彩色流体的总重量，具有非水极性溶剂的彩色流体中含有从0wt％到约80wt％的染料。在另一个实施例中，基于彩色流体的总重量，染料的含量范围可以是从约0.1wt％重量到约50wt％重量。
具有非水极性溶剂的彩色流体还可以含有流体中颜料重量的0wt％到200wt％的分散剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有流体中颜料重量的0.1wt％到约80wt％的分散剂。彩色流体还可以含有流体中颜料重量的0wt％到约30wt％的增效剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有颜料重量的0wt％到12wt％的增效剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有颜料重量的0.1wt％到12wt％的增效剂。
彩色流体还可以含有流体中颜料重量的0wt％到约200wt％的表面活性剂，树脂，和/或聚合物。在另一个实施例中，彩色流体可以含有0wt％到10wt％的表面活性剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有0.1wt％到约10wt％的表面活性剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有颜料重量的0wt％到80wt％的树脂和/或聚合物。在另一个实施例中，彩色流体可以含有0.1wt％到约80wt％的树脂和/或聚合物。此外，彩色流体还可以含有着色剂重量的0wt％到5wt％的消泡剂和/或生物杀灭剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有着色剂重量的0.1wt％到5wt％的消泡剂和/或生物杀灭剂。
具有非水极性溶剂的彩色流体在约-40℃到约80℃时可以显示出胶体稳定性，并且其电导率可能大于约5μS/cm。在另一个实施例中，彩色流体的电导率大于约5μS/cm，直到约500μS/cm。在另一个实施例中，彩色流体的电导率为约15μS/cm，直到100μS/cm。在另一个实施例中，彩色流体的电导率大于约20μS/cm。
此外，具有非水极性溶剂的彩色流体还应该在25℃时具有10dynes/cm到55dynes/cm的表面张力。在另一个实施例中，在25℃时表面张力从25dynes/cm到55dynes/cm。
具有非水极性溶剂的彩色流体还应该在25℃时具有小于1000cP的动态粘度。在另一个实施例中，在25℃时动态粘度从0.1cP到500cP。在另一个实施例中，在25℃时动态粘度从0.5cP到100cP。
彩色流体的EWRR范围是10-80％。在另一个实施例中，范围是40-80％。
现在来看非极性溶剂，非极性溶剂可以包括直链或支链烷烃，例如十二烷和十四烷，芳基烷烃，脂肪酸，醇，芳香族或脂环族烃，杂环化合物，卤代烃，基于硅或锗的聚合物或低聚物，例如硅油，环硅氧烷，或它们的组合。非极性溶剂还可能是气体，而不是液体。
用于具有非极性溶剂的彩色流体的着色剂可以包括有机颜料，染料，例如还原性分散染料(vat and disperse dye)，或者它们的任意组合。着色剂的非限定性实施例包括属于下列类型的化合物：偶氮，吖嗪，苯并咪唑酮，甲亚胺，甲川，蒽醌，芳胺醌(arylaminoquinone)，酞菁，芘酮，二酮吡咯并吡咯，靛蓝，硫靛蓝，二噁嗪，异吲哚啉，异吲哚啉酮，亚胺异吲哚啉，亚胺异吲哚啉酮，喹吖啶酮，黄烷士酮，阴丹酮，阴丹士林，吲哚-硫茚，蒽嵌蒽醌，蒽素嘧啶，苝，喹啉酞酮(quinophthalone)，蒽酮紫，异蒽酮紫，蒽烯紫，皮蒽酮，或它们的任意组合，以获得黑色的彩色流体。
着色剂的非限定性特定实例是C.I.颜料黑1，2，3，31和32；C.I.颜料绿7，36，37，47，54和58；C.I.颜料蓝15:1，15:2，15:3，15:4，15:6，16，21，22，60，64，65，75和76；C.I.颜料紫19，23，29，31，33和37；C.I.颜料红122，123，144，149，166，168，170，171，175，176，178，179，180，183，189，190，192，196，202，208，209，214，216，220，221，224，226，242，248，254，255，260，264和271；C.I.颜料橙36，40，43，51，60，61，62，64，66，69，71，72，73和77；C.I.颜料黄24，74，83，93，94，95，108，109，110，120，123，138，139，150，151，154，155，167，170，171，173，174，175，180，181，185，192，193，194，199，213和218；C.I.还原黑1，2，7，8，9，16，19，20，21，23，25，27，28，29，30，35，44，52，53，54，55，56，57，58，63，64，65；C.I.还原棕1，3，5，8，9，11，14，16，21-26，31，33，34，37，39，42，44，45，57；C.I.还原绿1，2，3，4-7，8，9，11-14，17，22，23，29，30；C.I.还原蓝1-4，5，6，7-12，13，14-16，18-22，25，26，28-33，35-37，40-43，47，48，51，53，64，67；C.I.还原紫1-5，8-10，13-19；C.I.还原红1-2，5，6，10，18-21，23，24，26，28-35，37-42，44，45，47，48，61；C.I.还原橙1-7，9，11，13，15-21，29，32；C.I.还原黄1-5，9-13，17，18，20-21，23，26-29，31，33，44，46。
在一个实施例中，含有非极性溶剂的彩色流体是黑色彩色流体。为此，可以选择特定的着色剂来获得黑色的彩色流体。碳黑，例如C.I.颜料黑7，以及其它某些无机颜料由于电导率高而无法适用于本发明的非极性流体。此外，具有非极性溶剂的黑色彩色流体可以通过使用如上所述的单独的有机着色剂或两种或两种以上的非导电的着色剂的组合来制备。在一个实施例中，黑色彩色流体包括C.I.颜料蓝15:3，C.I.颜料橙5和C.I.颜料紫23的混合。在另一个实施例中，着色剂本质上是不导电的或通常是不导电的。
用于具有非极性溶剂的彩色流体的表面活性剂，增效剂，分散剂和其它添加剂本质上必须是非离子的并且不会增加彩色流体的电导率。在一个实施方式中，加入到含有非极性溶剂的彩色流体中的着色剂，表面活性剂，增效剂，分散剂和其它添加剂还必须不会被应用的电场影响，这样就可以通过电泳或双向电泳来穿过流体。在另一个实施方式中，加入到具有非极性溶剂的彩色流体中的着色剂，表面活性剂，增效剂，分散剂和其它添加剂被应用的电场影响，这样就可以通过电泳或双向电泳来穿过流体。适用的表面活性剂的非限定性实例是聚亚烷基二醇和其衍生物。适用的分散剂的非限定性实例是聚酰胺，聚酯，聚丙烯酸酯，聚乙烯噁唑烷酮，聚苯乙烯，聚环氧化物，聚氨酯和聚卤代乙烯。商购可得的部分分散剂的非限定性实例是(Noveon)，(Evonik)，(BASF)，以及(BYKChemie)。
基于彩色流体的总重量，具有非极性溶剂的彩色流体中颜料的含量范围可以是从约0wt％到约40wt％。在一个实施例中，基于彩色流体的总重量，颜料的含量范围可以是从约0.1wt％到约40wt％。在另一个实施例中，基于彩色流体的总重量，颜料的含量范围可以是从约1wt％到约20wt％。颜料的浓度低于0.1wt％时通常不能提供所需要的颜色强度，而高于40wt％时通常导致流变行为不足。基于彩色流体的总重量，具有非极性溶剂的彩色流体中含有从0wt％到约80wt％的染料。在另一个实施例中，基于彩色流体的总重量，染料的含量范围可以是从约0.1wt％到约50wt％。
具有非极性溶剂的彩色流体还可以含有流体中颜料重量的0wt％到约200wt％的分散剂。在另一个实施例中，彩色流体可以含有流体中颜料重量的0.1wt％到约200wt％的分散剂。彩色流体还可以含有颜料重量的0wt％到约30wt％的增效剂和流体中颜料重量的0wt％到约200wt％的表面活性剂和/或聚合物。
此外，具有非水极性溶剂的彩色流体还应该在25℃时具有小于25dynes/cm的表面张力。在另一个实施例中，在25℃时表面张力是从10dynes/cm到25dynes/cm。
具有非极性溶剂的彩色流体还应该在25℃时具有小于1000cP的动态粘度。在另一个实施例中，在25℃时动态粘度是从0.1cP到500cP。在另一个实施例中，在25℃时动态粘度是从0.5cP到100cP。
具有非极性溶剂的彩色流体在约-40℃到约80℃显示出胶体稳定性，并且其介电常数可能小于3。在另一个实施例中，介电常数是1到3。此外，具有非极性溶剂的彩色流体的电导率的范围是0pS/cm到5pS/cm。在另一个实施例中，彩色流体的电导率的范围是0pS/cm到1pS/cm。由于更快的开关速度和在装置表面具有更低的缺陷，低的电导率具有更高的性能。更低的电导率在应用电荷时还可以更有效的保持接触角。然而，增加材料的导电性，在应用电压时彩色流体趋于松弛，其表现为接触角降低或完全禁止电润湿。
在另一个实施方式中，大量的彩色流体组合在一起。例如，具有非水极性溶剂和颜料和/或染料的彩色流体可以与具有非极性溶剂和颜料和/或染料的彩色流体组合，每一个都包括其它上面所讨论的任选组分。具有非极性溶剂的彩色流体与具有非水极性溶剂的彩色流体不能相容，这与不能形成稳定的乳液有关。为此，非极性溶剂与非水极性溶剂的相互溶解水平应该低于约10％。在一个实施例中，相互溶解水平低于约1％。此外，非水极性溶剂中的组分不能迁移到非极性溶剂中，反之亦然。非水极性溶剂和非极性溶剂之间的界面张力可以是约2dynes/cm到约55dynes/cm。在另一个实施例中，非水极性溶剂和非极性溶剂之间的界面张力可以是约5到约55dynes/cm。如果非极性溶剂是气体，界面张力可以是约10dynes/cm到约55dynes/cm。在另一个实施例中，如果非极性溶剂是气体，界面张力可以是约15dynes/cm到约55dynes/cm。如果界面张力太低，会发生非水极性溶剂与非极性溶剂的混合，而如果太高，电润湿所需要的电压就会变高。非极性溶剂与去离子水的界面张力还可以是约2dynes/cm到约60dynes/cm。
基于动态光散射颗粒大小的分析，彩色流体中所含有的颜料颗粒的重均粒径为约10nm到5000nm。在一个实施例中，重均粒径的范围从约20nm到500nm。
颜料可以提供在1931CIE色度图上描绘的最小Maxwell三角形(0.3；0.4)，(0.4；0.3)，(0.3；0.3)所对应的颜色饱和度。
理想的彩色流体的属性是流体的稳定性超过给定的装置所期望的时长。通常稳定性可以是以装置的可操作性，粒径的分散性，流变特性(例如粘度)，颜色，等等为特征。此外，彩色流体在装置的疏水或亲水部件的表面不结垢。术语“结垢”的含义包括彩色流体中组分产生的消极现象，例如颜料颗粒，聚合物和流体的其它残留(粘附在表面)在疏水和/或亲水部件上的组分，当流体在运动或切换时以这样的方式干扰清晰度或者装置的性能。彩色流体在添加和切换时可以不结垢。
在制备彩色流体时，组分可以在配备有转速范围为500-12,000RPM的高速搅拌器的容器内预混合。混合物随后可以通过已知的研磨设备研磨，例如但不限于旋转式球磨机，振动磨，横向或纵向搅拌介质的研磨机，篮式研磨机，转子/定子型的机器，或磨碎机。混合物可通过批量操作或通过循环方式和/或分立式传递的方式研磨。可以使用任何已知类型和大小的介质，例如，尺寸范围从30μm到约10cm的玻璃，陶瓷，砂子，高分子和金属介质。典型的研磨机包括Eiger，Netzsch，Buhler，Premier，Chicago Boiler，Drais，UnionProcess等等生产的那些。可选的，彩色流体可以在批量工艺设备中生产，例如旋转球磨机或搅拌式球磨机。前者典型的是由Paul-O-Abbe提供的；后者典型的是由Union Process提供的。两者任一的介质尺寸可以是上面提到的尺寸范围，并且介质的形状可以是圆形，规则的，不规则的，或它们的混合。彩色流体还可以通过任何具有剪切机制的高能分散器来制备，例如IKAWorks，Baker-Perkins等，西格玛刀片式混合器。彩色流体可以任选的进行过滤和/或离心以去除大的颜料颗粒，破碎的介质，或污染物。还可以使用本领域已知的其它方法来制备。在一个实施方式中，在混合所有其它所需的组分之后，彩色流体的浓缩着色剂分散体(基于研磨)首次制备以形成最终的彩色流体。在不脱离上文的精神和范围的情况下，本发明可以进行各种变化和修改。所有的描述只是出于说明的目的，而不是为了限制。
实施例
接下来的实施例详细描述了本发明，并且不是为了限制本发明的精神和范围。除非另有说明，％和份始终表示重量计的％和份。
测试过程
彩色流体的粘度是使用Brookfield Viscometer LVDV-II+Pro，在T＝25℃，旋转速度为30RPM以及转子号为18时测量的。
颗粒大小的分布是使用NanotracTM 250，NPA 250(Microtrac，Inc.)和MicrotracTM UPA(Microtrac，Inc.)测定的。
将彩色流体样品在25℃时放置在封闭容器内4周进行稳定性测试。本领域的普通技术人员应当理解的是，如果着色剂不从溶液中掉出来就认为彩色流体是颜色稳定的，这是直观的测定。换句话说，在测试期间，着色剂在彩色流体中维持所期望的均匀性分散。
无论是具有非水极性溶剂还是具有非极性溶剂的彩色流体的界面张力使用IFT TrackerTM(Teclis)液滴张力仪测量。其中液滴形状取决于作用在液滴上的表面张力和重力，张力仪使用液滴形状分析来计算表面张力或界面张力。使用下降液滴或上升液滴的形态；该形态取决于特定的重力和流体的光学特性。
如上所述，电极基板上使用电压来评估疏水性电介质上接触角的改变来测试具有非水极性溶剂的彩色流体的电润湿能力。使用1.2-1.3μm Parylene C电介质和约100nm疏水性含氟聚合物Cytonix Fluoropel 1601V作为外周覆盖SnO2:In2O3镀膜的玻璃。或者，可以使用约100nm的Al2O3和约50nm的疏水性含氟聚合物Asahi Cytop CTL-809M包覆铟锡氧化物(ITO)镀膜的玻璃。导线与基板ITO层的一个点连接作为接地极。基板淹没于透明的非极性溶剂中，具有非水极性流体的彩色流体的液滴置于表面上。-30V到30V的阶梯电压，无论是直流或是交流，驱动液滴穿过钨晶须探针，记录每个电压下的液滴接触角并使用VCA Optima软件程序(AST Products)进行计算。参见Balaji Raj et al.，″Ion and Liquid Dependent Dielectric Failure in ElectrowettingSystems″，Langmuir|3b2|ver.9|18/7/09，其内容通过引用的方式整体纳入。
具有非极性溶剂的彩色流体的电导率使用Scientifica 627 ConductivityMeter(Princeton Instruments)在25℃时测定。介电常数使用Scientifica 870Liquid Dielectric Constant Meter(Princeton Instruments)在25℃测定。
具有非极性溶剂的彩色流体的电润湿性能通过带电压的基板电极和在疏水电介质上的离子水中观察彩色流体的液滴接触角的改变来评估。使用1μm Parylene C电介质和约100nm疏水性含氟聚合物Cytonix Fluoropel1601V覆盖SnO2:In2O3镀膜的玻璃。该基板包括使用指定高度的部件来得到间隙，当与第二基板组合使用时，彩色流体可以置于其中。去离子水置于底部，随后使用SnO2:In2O3镀膜玻璃的上基板覆盖疏水性基板。彩色流体的液滴注射到缝隙中，从而与疏水性底部基板接触。将交流或直流电压作用于水，就可以观察到非极性流体的移动。当应用电压时疏水表面上彩色流体接触角的增加和表面积的相对降低，以及当去除电压时恢复到初始接触角和表面积预示着所期待的性能。
出于测试的目的，在室温下，使用具有Cowles刀片的Dispermat高速混合机(VMA-Getzmann GMBX)在5,000RPM均质化所有的组分30分钟进行预混分散。如果需要研磨，在Mini 50Laboratory Bead Mill M50-VSE-EXP(EigerMachinery，Inc.)中与0.8-1.0mm的陶瓷介质预混研磨一个小时。
实施例1
100份10％自分散的C.I.颜料蓝15:4(可从Cabot获得)的水分散液250C和100份去离子水置于玻璃烧杯中，并用50份的30％的HCl酸化。该浆料被加热到85-90℃并且在这个温度下搅拌一个小时。过滤热悬浮液，使用去离子水洗涤滤饼到中性pH，使用两个100份甲醇洗涤，颜料在50℃烤箱中干燥过夜。
随后研磨深蓝色的粉末。10份颜料与90份非水极性溶剂丙二醇(PG)预混合，随后通过研磨浆料一小时获得青色流体。
实施例2
按照实施例1的描述制备流体，但使用非水极性溶剂碳酸丙烯酯代替PG，以获得青色流体。
实施例3
按照实施例1的描述制备流体，但使用10％自分散的C.I.颜料红122(可从Cabot获得)的水分散液260M代替250C。随后研磨深红色的粉末。10份颜料与90份碳酸丙烯酯(PC)预混合，随后通过研磨浆料一小时获得红色流体。
实施例4
20份C.I.颜料红254，226-0200(可从Sun Chemical Corp.获得)，2.7份特有的喹吖啶酮衍生物#1，10份高分子分散剂20,000(可从Noveon获得)，以及67.3份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合并研磨一个小时形成颜料含量为20％的红色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
对比例4a
20份C.I.颜料红254DPP BTR(可从Ciba获得)，10份高分子分散剂20,000(可从Noveon获得)，以及70份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合以获得不能进行研磨的非常高粘度的糊。使用额外的碳酸丙烯酯将糊稀释至将颜料的含量降到10％也不能改善样品不能进行研磨的缺点。
实施例5
20份C.I.颜料黑7，150(可从Evonik获得)，10份高分子分散剂20,000(可从Noveon获得)，以及70份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合并研磨一个小时形成颜料含量为20％的黑色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
实施例6
20份C.I.颜料黑7，150(可从Evonik获得)，2份基于铜酞菁的蓝色增效剂12,000，10份高分子分散剂20,000(都可从Noveon获得)，以及68份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合并研磨一个小时形成颜料含量为20％的黑色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
实施例7
20份C.I.颜料红254，226-0200(可从Sun Chemical Corp.获得)，2.7份特有的喹吖啶酮衍生物#2，10份高分子分散剂20,000(可从Noveon获得)，以及67.3份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合并研磨一个小时形成颜料含量为20％的红色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
实施例8
20份C.I.颜料黑7，150(可从Evonik获得)，和10份美国专利No.7,329,315(其内容通过引用的方式整体纳入)实施例5所述的分散剂，以及70份丙二醇预混合并研磨一个小时形成颜料含量为20％的黑色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
实施例9
15份C.I.颜料黑7，150(可从Evonik获得)，2份基于铜酞菁的蓝色增效剂12,000，10份高分子分散剂20,000(都可从Noveon获得)，以及9份异丁醇，和64份丙二醇预混合并研磨一个小时形成颜料含量为15％的黑色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
实施例10
20份C.I.颜料紫19，226-6700(可从Sun Chemical Corp.获得)，2.7份特有的喹吖啶酮衍生物#2，10份高分子分散剂20,000(可从Noveon获得)，以及67.3份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合并研磨一个小时形成颜料含量为20％的红色流体，其可以进一步使用合适的溶剂稀释到不絮凝的理想颜料浓度。
对比例10a
20份C.I.颜料紫19，226-6700(可从Sun Chemical Corp.获得)，10份高分子分散剂20,000(可从Noveon获得)，以及70份碳酸丙烯酯(可从Huntsman获得)预混合以获得非常高粘度的糊，其不能进行研磨。使用额外的碳酸丙烯酯将糊稀释至颜料的含量降到10％也不能改善样品不能进行研磨的缺点。
实施例1-10a的结果/数据记载于下面的表1中。由于对比例4a和10a在颜料浓度为10％时不能进行研磨，因此，在表中没有记载。
表1.彩色流体的性质
1在十四烷中测量
2在90∶5∶5的Dow Corning OS-30：OS-20：OS-10的混合物中测量
3颗粒大小在MicrotracTM UPA上测量
实施例11
3.5份苝黑色颜料(可从Sun Chemical Corp获得)，和66.5份非极性溶剂十二烷研磨1.5小时，形成颜料含量为5％的黑色流体。黑色流体的电导率是0pS/cm，介电常数是2.05。将该流体稀释到颜料含量为1％并证明了其优良的电润湿特性。
对比例11a
除了使用Special250(可从Evonik获得)代替苝黑色颜料，按照实施例11制备黑色流体。黑色流体的电导率是14.6-20pS/cm，介电常数是11-13.3。将该流体稀释到颜料含量为1％并证明了其电润湿性能差。
在彩色滤光片，喷墨墨水，液体墨粉和显影剂中的本发明各种具体实施方式的彩色流体可以在根据电润湿，电流体，和/或电泳的原理驱动的电子显示器中提供色彩。
在一个特定的实施方式中，本发明具体实施方式中的彩色流体可以在根据电润湿原理驱动的显示器中创建图像。电润湿装置通常含有大量填充有极性流体和非极性流体的独立像素。应用或去除电压，导致每个像素中极性流体的运动从而改变像素的外观或状态，例如彩色状态到非彩色或透明状态。
本发明实施方式中显示器中用于电润湿装置的代表性像素10如图1A，图1B所示。将含有至少一种非水极性溶剂和至少一种着色剂成分的本发明实施方式之一的极性流体12和非极性流体14封存于储存器16内。储存器16设置在第一电极18和第二电极20之间。每个电极18，20分别使用由绝缘体，例如含氟聚合物，组成的的疏水性涂层22，24包覆。流体12，14，电极18，20和涂层22，24通过基板26，28支撑。电压源30连接在电极18，20之间，并且进一步与显示器像素的控制电路(未显示)连接，这样就可以改变像素10的显示状态。
基板26所提供的光线直接穿过流体12，14，电极18，20，涂层22，24和基板28的堆叠，到达像素10的外部环境。如图1A所示，电压源30对电极18，20施加电压，极性流体12在疏水涂层22上形成膜，这样像素10就具有与膜的色彩相关的可视化外观。例如，如果极性流体12的颜色是红色的，从像素10就可以观察到红色波长的光线。由于疏水涂层22上极性流体12表面积的增加，在光线透过像素10时表现出极性流体12的颜色。如图1B所示，当电位差消除时，极性流体12通过改变形状和其相对于疏水性涂层22表面的接触角发生变换作为回应。在图1B的显示状态下，与具有更多的光线透过的非极性流体14相比，由于较少的光线透过极性流体12，极性流体12的可见色彩就不那么明显。在图1B中，当电极18，22中缺少电压时，缺少了极性流体12的色彩的非极性流体14会优先润湿疏水性涂层22的大部分表面。非极性流体14可以是无色或透明的。图1A，图1B中的像素10这两种对比显示状态，连同与像素10类似的其它像素(未显示)的对比显示状态，可用于显示器生成一张图像。当像素10的电极18，20之间重新应用电位差时，极性膜12会从图1B的显示状态回到图1A的显示状态。
本领域普通技术人员能够明白，像素10可以有各种变换结构，并与图1A，1B所示的结构不同。在一种变换的实施方式中，像素10可以设置成应用电位差使得极性流体12形成图1A所示的膜，而去除所应用的电位差会产生图1B所示的接触角增加的状态。或者，通过电位差，极性流体12可以移动到像素10的内部，使得极性流体12不可见以及对观察者是隐蔽的。
就像参考图1A，1B中所引用的数字，并参照图2A和2B，含有至少一种非极性溶剂和至少一种着色剂组分的本发明实施方式的非极性流体14可以具有颜色，优选是黑色，可以与极性流体12一起用于显示器的像素10以生成一张图像。在一个实施方式中，如图2A所示，黑色的非极性流体14在疏水性涂层22上形成膜以生成深色，例如黑色，的图像区域。如图2B所示，当应用电位差时，极性流体12会润湿疏水性涂层22，非极性14会移动，例如其特点在于，通过降低表面积形成液滴。因此，非极性流体14的色彩局限于像素10中很小的可见区域，像素10的外观将主要反应极性流体12的色彩，其将是无色或透明的。图2A，图2B中的像素10这两种对比显示状态，连同与像素10类似的其它像素(未显示)的对比显示状态，可用于显示器生成一张图像。
就像参考图1A，1B中所引用的数字，参照图3A-C并结合本发明的实施方式，本发明实施方式中的极性流体12可以用于显示器的像素40，其中极性流体12的液滴在像素40中不可见的位置(图3A)与可见的位置(图3C)区域内移动。类似于基板26，28的基板是存在的，但为了清楚而在图中省略了。极性流体在不可见和可见位置之间的转变在图3B中是明显的。像素40的电极18被分割成两个分立电极18a，18b。电极18a在像素中所处的部位是为了使极性流体12是隐藏的并且对观察者是不可见的，由于光线穿过极性流体12，电极18b在像素中所处的部位是为了使极性流体12对观察者是可见的。
通过切换应用于电极18b，20之间的电位差，极性流体12从不可见位置(图2A)移动到可见的位置(图3B)。在可见的位置，光线穿过极性流体12并获得反应极性流体12色彩的波长。光线在获得特定颜色后，穿过疏水性涂层24和电极20，透过像素40到达观察者。通过在电极18a，20中应用电位差，极性流体12从可见的位置(图3C)回到不可见的位置(图3A)重新形成初始的显示状态。
图3A，图3C中的像素40这两种对比显示状态，连同与像素40类似的其它像素(未显示)的对比显示状态，可用于显示器生成图像。在一个变换的实施方式中，像素40的非极性流体14可以加入极性流体12的色彩进行着色。此处描述的极性流体的实施方式可以用于像素装置，例如像素40，以改善图像的对比。
具有本发明实施方式组分的彩色非极性流体还可以用于显示器的电泳装置。就像参考图1A，图1B中所引用的数字，参照图4A，图4B并结合本发明的一个实施方式，非极性流体14可作为对比色用于单颗粒类型的电泳显示器的像素50。特别地，带电颗粒50悬浮在非极性流体14的容积中，并且像素50具有非极性流体14的彩色外观。当通过电压源30在电极18，20之间应用电位差时，带电颗粒52至少被电极18，20中的一个静电吸引，在图4B所示的实例中是电极20。作为带电颗粒52在彩色非极性流体14的容积中重新分布的结果，由于显示状态的改变，像素50的可见外观变为反应带电颗粒52的色彩。图4A，图4B中的像素10这两种对比显示状态，连同与像素50类似的其它像素(未显示)的对比显示状态，可用于显示器生成图像。或者，当非极性流体14中的着色颗粒适当带电时，彩色非极性流体14在双颗粒型显示器中可以作为对比色。
此处使用术语只是出于描述特定实施方式的目的，而不是为了限制本发明。除非上下为清楚地表明，此处使用的单数形式″一种″、″一个″也一样包括复数形式。需要进一步理解的是，在说明书中所使用的术语“含有”和/或“包括”，用于指明所述特征，总体，步骤，操作，元素和/或组分的存在，而不是排除一种或多种其他特征，总体，步骤，操作，元素，组分，和/或它们的组合的存在或添加。而且，就术语″包括″、″具有″、″与″、″由...组成″、″含有″或其变形在详细描述或权利要求中使用而言，这些术语以类似于术语“包括”的方式解释为含有性的。
尽管本发明的数个示例性实施方式和这些实施方式已经被相当详细的描述了，但申请人并非意图将所附权利要求的范围约束或以任何方式限定于这种细节。另外的优点和变形对于本领域技术人员而言也将是显而易见的。因此，本发明在其宽泛方面不限于所示和所述的特定细节，代表性装置和方法，以及示例性的实施例。因此，在不脱离申请人总体创造性概念的精神或范围之下可以对这些细节作出改变。

Claims (14)

1.用于电润湿、电流体或电泳装置的彩色流体，该彩色流体含有：
至少一种非水极性溶剂，所述非水极性溶剂具有(a)在25℃时0.1cP到50cP的动态粘度，(b)在25℃时25dynes/cm到55dynes/cm的表面张力，以及(c)40％到80％的相对电润湿反应值；以及
至少一种自分散颜料或至少一种颜料和至少一种分散剂；
所述非水极性溶剂选自由乙二醇，乙醇，多元醇，醚，酯，酮，缩醛，缩酮，内酯，碳酸酯，内酰胺，氨基甲酸酯，脲，吡咯烷，吡咯烷酮，砜，亚砜，酰胺，伯、仲、叔或季胺，亚胺，腈，羧酸，醛，卤化、硫代或硝基化合物，以及它们的任意组合组成的组。
2.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述非水极性溶剂选自由1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,4-丁二醇，一缩二乙二醇，一缩二丙二醇，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸1,2-丁烯酯，碳酸1,2-环己烷酯，碳酸甘油酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，苯乙酮，吡啶，丙二酸二甲酯，二丙酮醇，羟丙基氨基甲酸酯，β-羟乙基氨基甲酸酯，N-甲基甲酰胺，N-甲基乙酰胺，二甲亚砜，环丁砜，2-吡咯烷酮，N-甲基-2-吡咯烷酮，N-环己基-2-吡咯烷酮，丙酮基丙酮，环己酮，乙酰乙酸乙酯，L-乳酸乙酯，吡咯，N-甲基吡咯，N-乙基吡咯，4H-吡喃-4-酮，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，吗啉，N-甲基吗啉，N-乙基吗啉，N-甲酰基吗啉，β-丙内酯，β-戊内酯，β-己内酯，γ-丁内酯，γ-戊内酯，γ-己内酯，γ-庚内酯，γ-辛内酯，γ-壬内酯，γ-癸内酯，δ-戊内酯，δ-己内酯，δ-庚内酯，δ-辛内酯，δ-壬内酯，δ-癸内酯，δ-十四内酯，δ-十八内酯，以及它们的任意组合组成的组。
3.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述彩色流体不含有表面活性剂，分散剂，以及树脂。
4.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述颜料含有大量重均粒径从10nm到5000nm的颗粒。
5.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述颜料为自分散颜料，所述非水极性溶剂选自由内酯，碳酸酯，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,4-丁二醇，一缩二乙二醇以及一缩二丙二醇组成的组，且其中所述彩色流体不含有表面活性剂，分散剂，以及树脂。
6.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述彩色流体还含有分散剂，延伸物，增效剂，表面活性剂，树脂，聚合物，生物杀灭剂，或它们的任意组合。
7.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述彩色流体含有基于彩色流体总重量的60.0wt％到99.9wt％的非水极性溶剂和0.1wt％到40.0wt％的着色剂。
8.根据权利要求7所述的彩色流体，其中，所述着色剂为颜料，且所述彩色流体还含有基于颜料重量百分比的0.1wt％到200wt％的分散剂。
9.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述非水极性溶剂的介电常数大于10。
10.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述彩色流体不含有非极性溶剂。
11.根据权利要求1所述的彩色流体，其中，所述彩色流体具有在25℃时0.1cP到1000cP的动态粘度，在25℃时2dynes/cm到55dynes/cm的界面张力，以及10％到80％的相对电润湿反应值。
12.根据权利要求11所述的彩色流体，其中，所述彩色流体具有大于5μS/cm的电导率。
13.根据权利要求11所述的彩色流体，其中，该彩色流体具有在25℃时至少4周的色彩稳定性。
14.一种用于显示器的像素，该像素包括：
储存器；
储存器中的彩色流体，所述彩色流体为前述任意一项权利要求所述的彩色流体；以及
多个电极，该多个电极被配置成通过应用电位差有效地造成彩色流体相对至少一个电极进行移动。
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