CN104144791A - 多色电泳墨水、相关显示器件及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含至少四种类型的分散在非极性有机介质中的粒子的多色电泳墨水。各粒子类型含有具有与其相关的颜色的颜料，具有正性或负性静电电荷。本发明特征在于上述粒子类型的至少一种具有磁性能（磁芯）以使得各粒子类型可以在静电力和/或磁复位力的共同作用下以预定方式迁移。

Description

多色电泳墨水、相关显示器件及制造方法

本发明涉及用于电泳显示器件的墨水的领域，更特别涉及多色墨水领域。

更具体而言，本发明涉及多色电泳墨水、涉及制造所述墨水的方法、涉及包含所述墨水的多色电泳显示器件和涉及所述多色电泳墨水用于制造多色电泳显示器件的用途。

目前基本上存在两种信息显示的模式。一方面，存在液晶LCD（“液晶显示器”的缩写）类型或等离子体类型的电子显示器，另一方面，例如，存在通过在纸张载体上印刷的显示器。电子显示器具有巨大的优势，因为它们能够快速更新显示的内容并因此能够改变内容，它们也被称为是可重写的。这种类型的显示器的生产复杂，因为其制造需要在干净的房间内工作并需要高科技的电子产品。其因此相对昂贵。通过在纸张载体上印刷制造的显示器，就其而言，可以大量生产，因为它们非常廉价，但是不允许在先前的信息上重写信息。这种类型的显示器属于不可重写的显示器。

几年前出现了结合两种技术的优点的想法。生产了可以以低成本和大体积制造的柔性显示器。这种显示器模拟纸张，但是是电子版本，即显示在该载体上的信息可以被擦除以便快速留下用于另一内容的空间。此外，与必须始终具有电源以便能够运行的现有屏幕不同，电子纸仅在显示变化时消耗仅为极少量的能量。当能量消耗是主要问题时，具有柔性的、可再用的显示器件（其模拟纸张并且几乎不消耗能量）是一个巨大的机会。此外，电子纸是一种反射器件，因此与极易使眼睛疲劳的具有背光的屏幕相比具有高得多的阅读舒适度。这种类型的显示器基于EPIDS（“电泳图像显示”的缩写）技术。这种技术包括在两个平行电极之间的不导电介质中分散带电荷的粒子。更具体而言，该显示器包括导电表面电极、包含填充有电泳墨水的像素的腔室、以及连接到用于控制各像素的晶体管的底电极。该像素可以以各种方式制造。它们可以例如借助分成制造该显示器所需尽可能多像素的腔室的格栅来制得，或者它们可以为微胶囊形式，每个微胶囊限定一个像素并填充以所述墨水。该电泳墨水通常包含浸没在黑色染料中的白色带负电荷的纳米粒子。当施加电场时，各个像素的白色纳米粒子将向任一电极迁移。由此，当施加负电场时，白色纳米粒子将其自身置于像素的一端，根据其相对于显示器表面的位置而显露它们的白色颜色或黑色染料的颜色。因此，通过在显示器腔室中放置数百万个像素并通过用电场控制它们，借助于意在管理信息显示的电子电路，有可能生成双色图像。这种类型的显示器的优点之一在于获得的对比度直接取决于纳米粒子的迁移以及其颜色。此外，获得的显示器是双稳态的，因为甚至一旦关闭电场图像也保持就位。基于EPID技术的此类显示器特别设想用于装备例如手机、电子写字板、电子书或在芯片卡上的车载显示器。

但是，尽管它们具有许多优点，基于EPIDS技术的屏幕目前仅能显示双色信息。为了能够将该技术用于手机、写字板或电子书的屏幕，重要的是改进该显示器并提出了多色显示器以便在屏幕市场中富有竞争力。

已经进行了试验以便制造能够显示彩色信息的此类屏幕。此类彩色显示器基于三种不同的原理：双色器件上彩色滤光器矩阵（matrice de filters colorés）的设定，特别如专利US 7 289 101中所述，显示不同颜色的双色像素的并置，以及最后的基于粒子电荷水平变化并因此基于其电泳迁移率变化的颜料半选择性迁移。

但是，此类显示器的制造仍然相当复杂，并且获得的显示器不能提供强烈的对比，因此大大降低了阅读舒适度。

2010年出版的Mr Ting Wen的题为“Pigment-based tricolor ink particles via mini-emulsion polymerization for chromatic electrophoretic displays”的论文也是已知的。该论文描述了经由微乳液聚合技术合成带电荷的着色粒子，但是没有以任何方式提供利用合成的粒子中的磁性能。还应注意的是，在该论文中，所用聚合物是苯乙烯，即非功能性聚合物，并且电荷通过添加剂引入。最后，与此类粒子的合成一起设想的技术在于通过各自仅含有两种类型正性和负性粒子的像素的并置来获得颜色，其由常规电泳单元的并置组成。

此外，2005年出版的Mr Chul Am Kim的题为“Towards Multi-color Microencapsulated electrophoretic Display”的论文也是已知的。该论文描述了通过在甲醇中的分散聚合用甲基丙烯酸合成带负电荷的简单的白色粒子，并且既未公开也未建议利用合成的粒子中的磁性能。

在有利于开发基于EPIDS技术的显示器装置的情况下，制造能够进行多色显示的新型墨水对提高此类器件的性能水平并因此对提高它们在市场上的竞争力而言变得至关重要。本发明的目的因此是克服至少一个现有技术的缺点。本发明的目的尤其在于合成包含几种不同颜色的颜料的电泳墨水。

为此，本发明的主题是一种包含至少四种类型的分散在非极性有机介质中的粒子的多色电泳墨水，各粒子类型含有具有与其相关的颜色的颜料，具有正性或负性静电电荷，其特征在于上述粒子类型的至少之一具有磁性能（磁芯）以使得各粒子类型可以在静电力与磁复位力的共同作用下以预定方式迁移。

由此，通过混合具有不同颜色的颜料的粒子——一种颜色的各个粒子具有其特有的磁和静电特性，有可能使这些粒子的一种或多种根据在各像素水平上施加于其上的磁力和静电力在该墨水中迁移。根据它们的迁移，着色粒子重叠，使得它们由此能显示多色信息。

优选地，该墨水包含至少两种类型的具有磁芯的粒子和两种类型的非磁性粒子。两种类型的具有磁芯的粒子分别带有正静电荷和负静电荷。同样，两种类型的非磁性粒子也分别带有正静电荷和负静电荷。

因此，为了令非磁性粒子迁移，例如朝向电泳显示器的电极，必须根据其静电电荷在电极的边缘处施加正电压或负电压。施加的电压显示为V+或V-。为了令磁性粒子迁移，还必须根据其电荷在电极边缘处施加正电压或负电压，但是该电压必须大于用于移动非磁性粒子施加的电压，因为其还必须克服施加在该粒子上的磁复位力。为了使此类磁性粒子迁移而施加的电压将显示为V++或V--。

两种类型的具有磁芯的粒子各自与一种颜色相关。各磁芯覆盖有与之相关的颜料，并随后封装在各自可以带正静电荷和带负静电荷的官能聚合物中。同样，各非磁性粒子类型与一种颜色相关。对非磁性粒子类型所选的颜料封装在各自可以带正静电荷和带负静电荷的官能聚合物中。

优选地，该类型粒子的三种各自含有一种颜料，以使得根据其迁移，所述三种类型的粒子能够显示RGB体系（表示基于三原色的“红绿蓝”加法混色体系的缩写）的颜色或GMY体系（表示“蓝红黄”减法混色体系的缩写）的颜色。第四粒子类型优选含有白色或黑色颜料。

在用于各种颜色的颜料中，可以例如：

-对红色，使用赤铁矿或镉红，

-对绿色，使用钴绿或氧化铬，

-对蓝色，使用硅酸铜或钴蓝，

-对黑色，使用炭黑或磁铁矿。

颜料名单并非穷举，任何无机颜料（氧化物、硅酸盐等）可以使用，只要最终所用颜料组能够显示RGB体系或CMY体系的颜色和黑色。此外，对某些颜料存在色调；例如，钴蓝可以有几种色调，由深蓝一直到翠蓝。

制造该多色电泳墨水的方法包括在非极性有机介质，如油，或非极性或几乎无极性的有机溶剂，例如甲苯或链烷中单独合成各粒子类型并随即将它们混合。在这种情况下，该非极性有机介质（其中已经进行不同粒子的合成）有利地构成该墨水的分散介质，或者在最低限度上与其相容。

关于具有磁芯的粒子，其合成包括用无机颜料覆盖磁芯并随后将其封装在可带电荷的官能聚合物中。

根据本发明提供的一种可能性，磁芯的合成包括合成在非极性有机介质中稳定的磁性粒子，并随后由苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯单体通过在极性或非极性有机或水性介质中的非均相介质聚合技术合成含有该磁芯的胶乳。

在本发明中，术语“胶乳”指的是部分或完全由聚合物制成的粒子在溶剂中的分散体。

有利地，合成或使用的磁性粒子是金属氧化物。

换句话说，首先合成磁性胶乳，随后将其用颜料覆盖，最后，将其包封在可带静电荷的聚合物壳中。

构成外部壳的聚合物具有酸单元（对于负性粒子）或碱性单元（对于正性粒子）。因此，简单的酸-碱反应允许这些单元脱除或捕获质子并因此分别获得所需的负电荷或正电荷。对于正性粒子，也有可能令其捕获可以键合到该碱性单元的氮原子上的任何化学基团而不是捕获质子。

该磁性胶乳，在说明书剩余部分也称为磁芯，以几个步骤制造。第一步骤包括根据称为“Massart法”的方法制备有机铁磁流体。该方法包括在水性介质中共沉淀氯化铁（FeCl₃）和氯化亚铁（FeCl₂）以形成磁铁矿（Fe₃O₄）。该共沉淀在碱性介质中在浓氨水的存在下进行。油酸随后能够通过在磁铁矿纳米粒子表面处接枝碳基链使水性铁磁流体转变为有机相铁磁流体。

第二步骤随后包括合成磁性胶乳，该步骤意在封装获得的磁铁矿并由此形成磁性粒子的芯。为此，在第一步骤中合成的磁铁矿与作为用于封装该磁铁矿的单体的苯乙烯一起分散在十六烷中（这是一种高度疏水剂）。例如十二烷基硫酸钠（SDS）用作表面活性剂，过硫酸钾用作聚合引发剂。根据一种实施变体，非离子表面活性剂如吐温80（聚山梨醇酯80）或司班80（失水山梨糖醇单油酸酯）也可使用。

颜料随后通过前体的水解沉淀到该磁芯的表面上。

随后在可带电荷的聚合物中进行该着色磁芯的封装。封装着色磁性粒子的步骤包括将所述着色磁性粒子分散在所述非极性有机介质中，随后合成至少一种在所述有机介质中稳定的聚合物胶乳，所述胶乳在所述粒子周围沉淀以形成保护性壳，胶乳的所述合成可以结合使用大分子引发剂和共引发剂通过可以带静电荷的官能单体在所述有机介质中的聚合来进行。

同样，对于该非磁性粒子，根据刚刚描述的封装方法将相关颜料直接封装在可带电荷的聚合物中。

一旦已经分别合成不同类型的粒子，随后将它们混合以获得多色电泳墨水。由此制得的墨水随后特别用于制造多色电泳显示器件。

本发明还涉及包含刚刚描述过的墨水的多色电泳显示器件。该器件包含导电表面电极、包含用多色墨水填充的池（cellules）的腔室，各池与其相邻池流体连通并限定一个像素，以及包含在各像素下的触点的底电极，各触点连接到意在控制向各像素施加静电力的集成电路的晶体管上，以及最后，能够向具有磁芯的粒子施加磁复位力的磁性装置。该磁性装置可以有利地选自下列元件：例如磁条或电磁铁。

在参照附图1阅读以示例性和非限制性实施例方式给出的下列实施例时本发明的其它优点和特性将显而易见，所述附图1显示了显示器的四个并置像素的高度简化图，其中示意性显示了构成该多色电泳墨水的四种类型的不同粒子。一方面通过磁力且另一方面通过不同的静电力来控制各个像素，使得一种或多种不同类型的粒子在各个像素中朝向电极表面迁移以获得多色显示。

实施例1：合成具有磁芯的白色粒子

通过混合单独获得的所有类型粒子来制造电泳墨水。磁性或非磁性粒子的合成基于具有或多或少步骤的一种且相同方法。

本实施例中描述的是合成具有磁芯的白色粒子。当然，可以用任意颜料进行该合成以获得具有所需颜色的粒子。同样，对于非磁性类型的粒子，将不重复该合成的前几个步骤——包括制备磁芯（步骤1和2）并随后用颜料覆盖该磁芯（步骤3）。

第1步骤：制备有机铁磁流体：

根据称为“Massart法”的方法合成该铁磁流体。该方法包括在水性介质中共沉淀氯化铁（FeCl₃）和氯化亚铁（FeCl₂）以获得磁铁矿（Fe₃O₄）。为此，在烧杯中混合180克FeCl₂、100毫升HCl和500毫升水。基本上在合成开始时加入盐酸（HCl）以促进FeCl₂的溶解。在快速搅拌的同时，随即加入370毫升FeCl₃，接着加入2升水，混合物仍剧烈搅拌。但是，该共沉淀仅在碱性介质中发生。因此，一次性快速添加1升浓氨水，令混合物搅拌30分钟。在此时期后，获得水性铁磁流体。

随后向获得的铁磁流体中添加136克油酸，随后混合物在70℃下搅拌30分钟。该油酸事实上能够通过在磁铁矿纳米粒子表面处接枝碳基链而由水相铁磁流体变成有机相铁磁流体。随后将该铁磁流体滗析、洗涤并随后重新分散在链烷（例如辛烷或环己烷）中的有机相中。

第2步骤：制备磁性胶乳

第一步骤中获得的磁铁矿随后封装在聚合物中以制造在本发明的含义中的磁性芯类型的粒子的磁芯。为此，将2克获得的该磁铁矿分散在6克苯乙烯和0.25克十六烷中。整个混合物施以超声以彻底分散该磁铁矿并产生微乳液。该苯乙烯是用于封装该磁铁矿的单体。十六烷是能够制造该微乳液的高度疏水剂。随后在烧杯中将0.2克SDS（十二烷基硫酸钠）溶解在25克水中，随后加入该微乳液并搅拌混合物20分钟。SDS是能够在该微乳液中充分分散该粒子的表面活性剂。整个混合物随后施以超声5分钟以保持粒子的良好分散，并随后加入稀释在水中的0.10克KPS（过硫酸钾）。该KPS在此情况下是聚合引发剂。整个混合物随后在70℃下加热12小时。在整个时段中，聚合物沉淀并覆盖各个磁铁矿粒子。随后获得称为磁芯的磁性胶乳粒子。

第3步骤：用颜料着色该磁芯

在该步骤中，首先将前述步骤中获得的磁性胶乳分散在醇类溶剂，如乙醇中。随后向该混合物中加入水/氨水溶液，随后在大约1小时30分钟的时间过程中滴加钛酸四丁酯，随后令混合物进一步搅拌2小时。该水/氨水溶液在此情况下允许前体（钛酸四丁酯）以二氧化钛（TiO₂）形式在磁性胶乳周围凝结。获得的整个组件随后借助离心/再分散循环洗涤。在这些循环结束时，获得涂有二氧化钛的白色层的磁性胶乳。

当然，该实施例仅仅是示例，磁性胶乳可以通过使用合适的颜料以任何颜色着色。因此，例如，如果需要用黄色的层覆盖磁性胶乳，例如用硫化镉，通过水解其前体将氧化铬沉积在该磁芯上。CdS的前体是获自水中的乙酸铬的Cd²⁺离子溶液，向其中加入乙酰胺。经时发生黄色颜料的沉淀。在这种情况下，不需要具有水/氨水溶液，两种反应物自发地一起反应。即便如此，根据本领域技术人员已知的方法，通过混合能够在磁性胶乳表面上沉积该颜料的化合物，可以用任何颜料进行磁性胶乳的着色。

当该磁芯被着色时，制造磁性类型粒子的方法的最后阶段包括将其封装在可带静电荷的聚合物中。

同样，对于非磁性类型的粒子，必须将选择用于此类粒子的颜料封装在可带静电荷的聚合物壳中。

为此，中间步骤（下面描述的第4步骤）包括合成大分子引发剂。与共引发剂组合使用的这种大分子引发剂不仅能够在颜料或着色磁芯的周围（取决于粒子类型）聚合聚合物的壳，还能够将由此合成的粒子稳定在该非极性有机介质中并控制它们的尺寸以使得它们均为均匀的。

在说明书的其余部分，术语“共引发剂”或“引发剂”无差别地描述用于引发聚合反应的添加剂。在引发聚合反应后，该共引发剂形成均聚物，该均聚物经由其沉淀构成该粒子并导致其增大。在说明书的剩余部分通篇中，所用的共引发剂是由Arkema公司以商标“Blockbuilder”制造并销售的引发剂。

术语“大分子引发剂”描述了由用于稳定化该粒子的疏水性聚合物链和用于引发聚合反应并最终导致形成共聚物的引发剂部分所组成的添加剂。在说明书的剩余部分中，为了清楚地区分用于稳定化该粒子的疏水性聚合物链，其表示为术语“立体位阻丝毛（steric repulsion hair）”。该大分子引发剂有利地由该共引发剂合成。因此，该大分子引发剂的引发剂部分与该共引发剂相同。该大分子引发剂与该共引发剂均平行引发官能单体的聚合反应。在聚合反应结束时，形成包含在该立体位阻丝毛末端的新形成的聚合物链并锚定在该粒子中的共聚物。由此，该立体位阻丝毛保持连接到该粒子上并由此可以将其稳定在非极性有机介质中。

该共引发剂本身仅可用于引发反应并仅产生均聚物。这两种引发剂以适当比例的组合能够精确地控制最终获得的胶乳粒子的尺寸。实际上，两种类型的引发剂之间的比例将影响均聚物对共聚物的比并由此影响获得的粒子的尺寸。

第4步骤：合成用于有机分散聚合的最终步骤的大分子引发剂

在100毫升圆底烧瓶中将1.33克共引发剂和26.10克丙烯酸2-乙基己酯在30毫升甲苯中混合。溶液搅拌直到均匀。随后在搅拌下进行真空/氮气循环以除去所有溶解的气体。该圆底烧瓶随后在搅拌下在120℃下加热2小时，并随后在冰水浴中冷却。由此形成的大分子引发剂从甲醇中沉淀以便将其由剩余单体中提纯。获得的粘液随后在真空下在50℃下干燥以除去残留的溶剂。由此合成的大分子引发剂备用于随后的封装颜料或着色磁芯（取决于要封装的粒子的类型）的步骤。

第5步骤：合成最终的粒子

在250毫升烧杯中将3克先前合成的粒子——取决于要合成的最终粒子的类型为着色磁芯或无机颜料——与4克司班80（SPAN80）（失水山梨糖醇单油酸酯）在200毫升甲苯中混合。司班80是能够使着色磁性粒子或无机颜料更好地分散在所用非极性有机溶剂（在这种情况下为甲苯）中的表面活性剂。该混合物搅拌5分钟直到司班80完全溶解，随后对混合物施以超声以便充分分散待封装粒子。为此，使用将其功率调节至大约420瓦的超声探头8分钟，并交替进行2秒脉冲与2秒间歇。在超声处理过程中，将含有该悬浮体的烧杯放置在冰水浴中以防止有机介质的温度升高。

同时，将0.2克大分子引发剂和0.5毫克共引发剂溶解在5毫升甲苯中。还制备5毫升待添加的4-乙烯基吡啶。4-乙烯基吡啶是能够在该无机颜料或着色磁性周围形成聚合物壳的单体之一。随后令该壳带正电荷（在4-乙烯基吡啶的情况下）或带负电荷（如果使用丙烯酸、甲基丙烯酸或其衍生物类型的酸单体，该酸单体可以共聚合或未共聚合）。一旦超声处理结束，立即将粒子的分散体倾入具有300 rpm机械搅拌的250毫升反应器中。随后将溶解在甲苯中的大分子引发剂与共引发剂的混合物以及随后的4-乙烯基吡啶添加到反应器中，并在氮气吹扫下在120℃下加热整个混合物12小时。随后回收由此合成的白色磁性粒子，并通过在3000 rpm下在甲苯中的离心/再分散进行提纯。该离心步骤能够仅保留均匀尺寸的粒子。回收均匀尺寸的粒子的另一种方法包括进行透析。

根据粒子将要携带的最终电荷选择意在形成可带静电荷的聚合物壳的官能单体。因为，例如为了具有带正电荷的粒子，覆盖该颜料的官能聚合物由例如4-乙烯基吡啶或二甲基氨基甲基丙烯酸酯-共-苯乙烯的单体形成。为了具有带负电荷的粒子，覆盖该颜料的官能聚合物由丙烯酸或甲基丙烯酸及其衍生物形成，其可以与或不与另一中性单体如苯乙烯或MMA（甲基丙烯酸甲酯）共聚合。

该方法能够获得具有50纳米至50微米的尺寸的胶乳粒子。小于50纳米，存在具有过短并且将不会沉淀并因此不能形成粒子的聚合物链的风险。

该粒子的尺寸对预期用途而言优选为0.5至2微米。

有利地，通过在固定单体含量下改变相对于大分子引发剂百分比的共引发剂百分比获得尺寸的选择。对预期用途的大分子引发剂/共引发剂摩尔比优选为2.5至30。在实践中，当共引发剂的摩尔浓度相对于大分子引发剂的摩尔浓度提高时，该粒子的尺寸提高，反之亦然。

该聚合物壳在适当化合物的存在下本身带电荷。构成外壳的聚合物具有酸单元（对于负性粒子）或碱性单元（对于正性粒子）。因此，简单的酸-碱反应使得这些单元脱除或捕获质子并因此获得电荷。对于正性粒子，除了捕获质子，还可能使它们捕获可以键合到碱性单元的氮原子上的任何化学基团。例如当由此合成的白色粒子在存在碘甲烷的情况下放置时会发生的是：该粒子带有正电荷。

对于非磁性粒子的合成，仅进行步骤4和5，大分子引发剂的合成需要封装无机颜料的步骤5。该无机颜料通过表面处理或表面活性剂预先分散在非极性有机介质中。该表面处理可以例如包括将碳基链接枝到颜料的羟基上以提高其疏水性。一旦表面改性已经进行，使用超声5至10分钟以分散该颜料。

根据一种实施变体，使用表面活性剂如失水山梨糖醇单油酸酯（司班80）以改变该颜料的表面张力。该无机颜料通过超声5至10分钟分散在非极性有机介质中。

一旦已经根据刚刚描述过的方法单独制造所有类型的粒子，将它们混合以形成将要倾入电泳显示器的像素中的多色墨水。

实施例2：合成具有磁芯的黑色粒子

用于该合成的产品如下：磁铁矿Fe₃O₄黑色颜料、作为将颜料粒子良好分散在非极性溶剂中的表面活性剂的司班80（失水山梨糖醇单油酸酯）、由Arkema公司以商标“Blockbuilder”销售的共引发剂、意在用于合成大分子引发剂的丙烯酸2-乙基己酯、作为意在形成封装该黑色颜料的带正电荷聚合物壳的单体的4-乙烯基吡啶、以及作为非极性溶剂的甲苯。丙烯酸2-乙基己酯和4-乙烯基吡啶单体预先在干燥剂如氢化钙CaH₂上提纯，并在减压下蒸馏以除去任何残余的引发剂。

第1步骤：合成大分子引发剂：

在100毫升圆底烧瓶中将1.33克共引发剂和26.10克丙烯酸2-乙基己酯在30毫升甲苯中混合。溶液搅拌直到均匀。在搅拌下进行真空/氮气循环以除去所有溶解的气体。该圆底烧瓶随后在搅拌下在120℃下加热2小时，并随后在冰水浴中冷却。由此形成的大分子引发剂从甲醇中沉淀以便将其由剩余单体中提纯。获得的粘液随后在真空下在50℃下干燥以除去残留的溶剂。由此合成的大分子引发剂备用于随后的封装颜料的步骤。

第2步骤：通过分散聚合封装Fe ₃ O ₄ 颜料

在250毫升烧杯中将3克Fe₃O₄与4克司班80（失水山梨糖醇单油酸酯）在200毫升甲苯中混合。司班80是能够使颜料粒子更好地分散在所用非极性有机溶剂中的表面活性剂。该混合物搅拌大约5分钟直到司班80完全溶解，随后对混合物施以超声以便充分分散该颜料粒子。为此，使用将其功率调节至大约420 W（瓦特）的超声探头8分钟，并交替进行2秒脉冲与2秒间歇。在超声处理过程中，将含有该悬浮体的烧杯放置在冰水浴中以防止有机介质的温度升高。

同时，将0.2克大分子引发剂和0.5毫克共引发剂溶解在5毫升甲苯中。还制备5毫升待添加的4-乙烯基吡啶。一旦超声处理结束，立即将Fe₃O₄的分散体倾入具有300 rpm机械搅拌的250毫升反应器中。随后将溶解在甲苯中的大分子引发剂与共引发剂的混合物以及随后的4-乙烯基吡啶添加到反应器中，并在氮气吹扫下在120℃下加热整个混合物12小时。该4-乙烯基吡啶是在颜料周围形成聚合物壳并随后可能带有正电荷的单体。

随后回收由此合成的黑色粒子，并通过在3000 rpm下在甲苯中的离心/再分散进行提纯。该离心步骤能够仅保留均匀尺寸的粒子。回收均匀尺寸的粒子的另一种方法包括进行透析。

随后在碘甲烷的存在下或与具有酸基团的其它粒子接触时令以示例性实施方案中描述的方法合成的黑色粒子带正电荷。由此获得带正电荷的磁性黑色粒子。

实施例3：包含该多色电泳墨水的显示器件

图1中图解显示的是显示器件的四个像素，分别标为P1、P2、P3和P4。该显示器件包含覆盖所有像素的标为10的透明表面电极。其还包含标为20的底电极。在两个电极之间，制造腔室11并用该多色电泳墨水填充。事实上，该腔室包含彼此连通的池。这些池一方面通过垂直于底电极20的垂直壁21和另一方面通过底电极20分隔。这些池事实上限定了显示器的像素P1至P4。它们彼此连通以便令墨水自由流动并填充所有池。底电极20包含触点22。事实上存在在各池或像素下方的触点，各点22连接到意在控制向各像素施加不同静电力的集成电路30的晶体管32上。最后，在底电极20下方放置标为40的磁性装置。该磁性装置40可以例如为磁条或电磁铁形式。

填充各像素P1至P4的墨水代表组成该墨水的四种类型的粒子，这些粒子分别标记为A、B、C和D。在该示例性但是不以任何方式限制的实例中，粒子A例如为蓝色、非磁性并带正电荷，粒子B例如为黄色、具有磁芯并带正电荷，粒子C是红色、非磁性并带负电荷，最后，粒子D是黑色、具有磁芯并带负电荷。

对每种具有磁芯的粒子，即该实施例中的粒子B和D，施以由放置在显示器件底部的磁条或电磁铁40诱发的磁复位力。因此，为了使磁性粒子朝向表面电极10迁移，必须相对于为移动非磁性类型粒子所施加的电压提高在电极之间施加的电压以超越该磁复位力。

在说明书的剩余部分中，移动该非磁性粒子所需的电压阈值称为V+（V-）。移动该磁性粒子所需的电压阈值称为V++（V--）。

由此，在像素P1上，在电极之间施加电压V+，使得非磁性和带负电荷的粒子C朝向正表面电极10迁移。因此，该像素P1显示粒子C的红色。在像素P2上，在电极之间施加电压V++，使得非磁性和带负电荷的粒子C以及磁性和带负电荷的粒子D朝向正表面电极10迁移。因此，两种粒子C和D的红色和黑色在像素P2的表面处重叠，使得后者显示黑色。在像素P3上，在电极之间施加电压V-，使得非磁性和带正电荷的粒子A朝向负表面电极10迁移。该像素P3因此表现出粒子A的蓝色。最后，在像素像素P4上施加电压V--，使得非磁性和带正电荷的粒子A以及磁性和带正电荷的粒子B朝向带负电荷的表面电极10迁移。因此，粒子A和B的蓝色和黄色在像素P4的表面处重叠，使得后者显示绿色。

刚刚描述的情况仅仅是解释含有此类墨水的多色显示器如何运行的示例性实施例。显示的色彩将取决于将为磁性或非磁性和带负电荷或正电荷的着色粒子的选择。此外，优选选择组成该墨水的粒子，使得它们取决于其在像素中的迁移可以显示RGB体系或CMY体系的颜色和黑色。当然，可以在不离开本发明的情况下选择另一种颜色显示体系。

由于该像素非常小并且非常靠近在一起，人眼不具有足够的分辨率以便能将它们彼此区分；因此，此外通过3个或4个并置的像素显示的颜色对人眼显示为重叠的。由此，眼睛重构具有许多阴影的整个颜色范围。由此，例如，当看到一组显示RGB体系的三原色的像素时，由于人眼叠加它们，将看到显示在屏幕上的白色的点。

由此合成的多色墨水具有许多优点。其特别是一种单一墨水，能够至少显示制造多色显示器件所需的RGB（红-绿-蓝）体系的三种颜色。通过这种墨水，与使用滤光片或使用并置的双色像素的显示器（其在某些情况下可能损失50%至75%的最大对比度）相比不存在对比度的损失。由此事实使得各限速有可能显示所有颜色。

另一优点在于制造该彩色显示器件本身的方法。事实上，由于其为单一墨水，不需要控制用该墨水填充该像素的水平。

Claims (13)

1.包含至少四种类型的分散在非极性有机介质中的粒子的多色电泳墨水，各粒子类型含有具有与其相关的颜色的颜料，具有正性或负性静电电荷，其特征在于上述粒子类型的至少之一具有磁性能（磁芯）以使得各粒子类型能在静电力与磁复位力的共同作用下以预定方式迁移。

2.根据权利要求1所述的多色电泳墨水，其特征在于其包含两种类型的具有磁芯的粒子，并且在于对于各种具有磁芯的粒子，所述磁芯覆盖有与其相关的颜色的颜料，并随后封装在分别可带正静电荷和负静电荷的官能聚合物中。

3.根据权利要求1或2所述的多色电泳墨水，其特征在于其包含两种类型的非磁性粒子，其各自包含与其相关的颜色的颜料，封装在分别可带正静电荷和负静电荷的官能聚合物中。

4.根据前述权利要求任一项所述的多色电泳墨水，其特征在于该类型粒子之三各自含有一种颜料，以使得根据其迁移，所述类型的粒子能够显示RGB体系的颜色或GMY体系的颜色，并且在于第四粒子类型含有白色或黑色颜料。

5.制造根据权利要求1至4之一所述的多色电泳墨水的方法，其特征在于其包括单独合成各粒子类型，随后在非极性有机介质中混合它们，所述非极性有机介质随即构成获得的墨水的分散介质。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于具有磁芯的粒子的合成包括合成磁芯，用无机颜料覆盖所述磁芯，并随后将其封装在可带电荷的官能聚合物中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于磁芯的合成包括合成在非极性有机介质中稳定的磁性粒子，随后由苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯单体通过在极性或非极性有机或水性介质中的非均相介质聚合技术合成含有该磁芯的胶乳。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于合成或使用的磁性粒子是金属氧化物。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于非磁性粒子的合成包括将无机颜料封装在可带电荷的官能聚合物中。

10.根据权利要求6或9所述的方法，其特征在于封装着色磁芯或无机颜料的步骤包括将所述着色磁芯或所述颜料分散在所述非极性有机介质中，随后合成在所述有机介质中稳定的至少一种聚合物胶乳，所述胶乳在所述着色磁芯或所述颜料周围沉淀，以形成保护壳，所述胶乳的合成在所述有机介质中结合使用大分子引发剂和共引发剂通过可带静电荷的官能单体的聚合来进行。

11.包含根据权利要求1至4之一所述的多色电泳墨水的多色电泳显示器件，其特征在于其包含：

- 表面电极（10），

- 包含填充有所述多色电泳墨水的池的腔室（11），各池与其相邻池彼此流体连通并限定了像素（P1、P2、P3、P4），

- 在各像素下方的包含触点（22）的底电极（20），各触点连接到意在控制向各像素施加静电力的集成电路（30）的晶体管（32）上，

- 能够向各像素中所含磁芯型粒子施加磁复位力的磁性装置（40）。

12.根据权利要求11所述的多色电泳显示器件，其特征在于所述磁性装置（40）选自下列元件：磁条或电磁铁。

13.根据权利要求1至4之一所述的多色电泳墨水用于制造根据权利要求11和12所述的多色电泳显示器件的用途。