CN113785245B - 电荷控制剂和包含其的粒子分散体 - Google Patents

电荷控制剂和包含其的粒子分散体 Download PDF

Info

Publication number
CN113785245B
CN113785245B CN202080032308.8A CN202080032308A CN113785245B CN 113785245 B CN113785245 B CN 113785245B CN 202080032308 A CN202080032308 A CN 202080032308A CN 113785245 B CN113785245 B CN 113785245B
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
dispersion
charge control
control agent
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080032308.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113785245A (zh
Inventor
E·布佐夫耶
J·L·马歇尔
S·J·特尔弗
B·麦克唐纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Ink Corp
Original Assignee
E Ink Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Ink Corp filed Critical E Ink Corp
Publication of CN113785245A publication Critical patent/CN113785245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113785245B publication Critical patent/CN113785245B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/097—Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09733—Organic compounds
    • G03G9/09741—Organic compounds cationic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00—Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/04—Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F210/08—Butenes
    • C08F210/10—Isobutene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0071—Process features in the making of dyestuff preparations; Dehydrating agents; Dispersing agents; Dustfree compositions
    • C09B67/0084—Dispersions of dyes
    • C09B67/0085—Non common dispersing agents
    • C09B67/009—Non common dispersing agents polymeric dispersing agent
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/0802—Preparation methods
    • G03G9/0804—Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium
    • G03G9/0806—Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium whereby chemical synthesis of at least one of the toner components takes place
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/097—Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09733—Organic compounds
    • G03G9/09758—Organic compounds comprising a heterocyclic ring
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2003—Display of colours
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3433—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices
    • G09G3/344—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices based on particles moving in a fluid or in a gas, e.g. electrophoretic devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/02—Materials and properties organic material
    • G02F2202/022—Materials and properties organic material polymeric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Liquid Developers In Electrophotography (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

公开了含有多个带电颜料粒子和一种或多种电荷控制剂的混合物。所述电荷控制剂中的至少一种具有包含诸如铵阳离子或亚胺鎓化合物的阳离子头基，和除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的化学结构。所述混合物用作分散体，用于形成可以掺入电泳显示器中的电泳介质。供选择地，所述分散体可以用于形成电子照相调色剂和用于其他印刷应用的分散体。

Description

电荷控制剂和包含其的粒子分散体
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月10日提交的申请号为62/846,304的美国临时专利申请的权益和优先权，其内容通过引用以其整体并入本文。
发明背景
多年来，基于粒子的电泳显示器已成为深入研究和开发的主题。在这样的显示器中，多个带电粒子(有时称为颜料粒子)在电场的影响下移动穿过流体。电场通常由导电膜或晶体管，诸如场效应晶体管提供。与液晶显示器相比，电泳显示器具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳态以及低功率消耗。然而，这样的电泳显示器具有比LCD显示器更慢的切换速度，并且电泳显示器通常太慢而不能显示实时视频。另外，因为流体的粘度限制了电泳粒子的移动，电泳显示器在低温下可能是迟滞的。尽管有这些缺点，但可以在诸如电子书(电子阅读器)、移动电话和移动电话盖、智能卡、标牌、手表、货架标签和闪存驱动器的日常用品中发现电泳显示器。
转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克公司(E Ink Corporation)或麻省理工学院和伊英克公司名下的许多专利和申请描述了用于封装电泳介质以及其他电光介质中的各种技术。这样的封装介质包含许多小囊，每个小囊本身包含在流体介质中含有电泳可移动粒子的内相以及包围该内相的囊壁。通常，囊本身保持在聚合物粘结剂内以形成位于两个电极之间的粘结层。这些专利和申请中所描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利第7,002,728号和第7,679,814号；
(b)囊、粘结剂和封装方法；参见例如美国专利第6,922,276号和第7,411,719号；
(c)微单元结构、壁材料以及形成微单元的方法；参见例如美国专利第7,072,095号和第9,279,906号；
(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利第7,144,942号和第7,715,088号；
(e)含有电光材料的膜和子组件；参见例如美国专利第6,982,178号和第7,839,564号；
(f)背板、粘合层以及用于显示器的其他辅助层和方法；参见例如美国专利第7,116,318号和第7,535,624号；
(g)色彩形成和色彩调整；参见例如美国专利第7,075,502号和第7,839,564号；
(h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利第7,012,600号和第7,453,445号；
(i)显示器的应用；参见例如美国专利第7,312,784号和第8,009,348号；和
(j)非电泳显示器，如美国专利第6,241,921号和美国公开专利申请第2015/0277160号中所描述的；以及除了显示器以外的封装和微单元技术的应用；参见例如美国公开专利申请第2015/0005720号和第2016/0012710号。
许多商业电泳介质基本上仅显示两种颜色，具有在黑色与白色极端之间的梯度，称为“灰度”。这样的电泳介质使用在具有不同的第二种颜色的着色流体中的具有第一种颜色的单一类型电泳粒子，或者在未着色流体中的具有不同的第一和第二颜色的第一和第二类型电泳粒子。在前一种情况下，当粒子位于显示器的观看表面附近时显示第一种颜色，并且当粒子与观看表面间隔开时显示第二种颜色。在后一种情况下，当第一类型粒子位于显示器的观看表面附近时显示第一颜色，并且当第二类型粒子位于观看表面附近时显示第二颜色。通常，这两种颜色是黑色和白色。
如果需要全色显示器，可以在单色(黑色和白色)显示器的观看表面上沉积滤色器阵列。具有滤色器阵列的显示器依赖于区域共享和颜色混合以产生颜色刺激。在诸如红色/绿色/蓝色(RGB)或红色/绿色/蓝色/白色(RGBW)的三种或四种基色之间共享可用的显示区域，并且可以以一维(条纹)或二维(2×2)重复图案布置滤色器。基色或多于三种基色的其他选择也是本领域已知的。三个(在RGB显示器的情况下)或四个(在RGBW显示器的情况下)子像素被选择成足够小，使得在预期的观看距离处，它们在视觉上混合在一起以形成具有均匀的颜色刺激的单个像素(“颜色混合”)。区域共享的固有缺点是着色剂总是存在，并且仅能通过将下面的单色显示器的对应像素切换为白色或黑色(打开或关闭对应的基色)来调制颜色。例如，在理想的RGBW显示器中，红色、绿色、蓝色和白色基色中的每个占据显示区域的四分之一(四个子像素中的一个)，白色子像素与下面的单色显示器白色一样亮，并且着色子像素中的每个不比单色显示器白色的三分之一更亮。由显示器示出的白色的亮度整体上不能超过白色子像素的亮度的一半。这是由以下事实造成的：显示器的白色区域是由显示每四个中的一个白色子像素，加上每个以其着色形式的、等于白色子像素的三分之一的着色子像素产生的。因此，组合的三种着色子像素贡献不超过一个白色子像素。颜色的亮度和饱和度被与切换为黑色的颜色像素区域共享而降低。当混合黄色时，区域共享尤其成问题，因为它比相同亮度的任何其他颜色更亮，并且饱和的黄色几乎与白色一样亮。将蓝色像素(显示区域的四分之一)切换为黑色使得黄色太暗。
供选择地，全色显示器可以通过使用含有具有不同电泳迁移率的多种着色颜料的电泳介质提供。例如，美国专利第9,921,451号教导了一种包括电泳介质的着色电泳显示器，该电泳介质包含一种类型的光散射粒子(通常是白色)和提供三种相减性基色的三种基本上非光散射类型的粒子。使用具有相减性基色的基本上非光散射类型的粒子实现颜色的混合，并且在单一像素处提供比用滤色器可以实现的更多的颜色结果。电泳介质和电泳装置显示出复杂的行为，特别是含有具有不同电荷和迁移率的多组带电颜料的那些。需要复杂的“波形”以在状态之间驱动粒子。与电场的复杂性结合，由于在施加电场时带电物质与周围环境(诸如封装介质)之间的相互作用，粒子(颜料)和流体的混合物可以展现出出乎意料的行为。另外，出乎意料的行为可能由流体、颜料或封装介质中的杂质导致。例如，电泳粒子上的电荷通常通过向电泳介质中添加电荷控制剂(CCA)或表面活性剂控制；然而，商业来源的CCA可能具有显著水平的杂质。因此，难以预测电泳显示器将如何响应内相组成的变化。
发明概述
一方面，根据本发明的实施方案的混合物包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含铵阳离子并且具有由式I表示的化学结构；
其中m是0、1、2或3；每个R独立地选自烷基基团和芳基基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。
另一方面，根据本发明的实施方案的混合物包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含铵阳离子并且具有由式II表示的化学结构；
其中R是烷基基团或芳基基团；R1、R2独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式II包含至少一个-[(Z)n–X–HT]；其中基团Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。
另一方面，根据本发明的实施方案的混合物包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含铵阳离子并且具有由式III表示的化学结构；
其中R是烷基基团或芳基基团；其中R3、R4和R5独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式III包含至少一个-[(Z)n–X–HT]基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。
另一方面，根据本发明的实施方案的混合物包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含铵阳离子并且具有由式IV表示的化学结构；
其中R是烷基基团或芳基基团；其中R6、R7和R8独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式IV包含至少一个-[(Z)n–X–HT]基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。
另一方面，根据本发明的实施方案的混合物包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含铵阳离子并且具有由式V表示的化学结构；
其中R9和R10独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式V包含至少一个-[(Z)n–X–HT]基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。
另一方面，根据本发明的实施方案的混合物包含多个带电粒子、第一电荷控制剂和第二电荷控制剂，其中该第二电荷控制剂包含铵阳离子、非环状仲酰胺基团和疏水部分。
另一方面，根据本发明的实施方案的混合物存在于流体中的分散体中，其中该多个带电粒子在施加电场时能够移动穿过该流体。具有电泳介质的电光显示器可以包含所述分散体。
基于以下的描述，本发明的这些和其他方面将是显而易见的。
附图简述
图1是示出与不同量的根据本发明的实施方案的电荷控制剂(含有作为辅助官能性的酯基团)组合的粒子、含有非环状仲酰胺基团的电荷控制剂和这两者的50：50掺合物的ζ电势变化对比的图。
图2和3示出了包含多个颜色粒子和含有非环状仲酰胺基团的电荷控制剂的分散体的色域。
图4示出了包含图2和3的多个颜色粒子和含有作为辅助官能性的酯基团的电荷控制剂与含有非环状仲酰胺基团的电荷控制剂的掺合物的分散体的色域。
详述
在下面的详细描述中，通过实例的方式阐述了许多具体细节以便提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员应显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实施本教导。
本发明提供了包含颜料粒子和改进的电荷控制剂的混合物。在宽带中或在选定波长处吸收、散射或反射光的粒子在本文中称为着色或颜料粒子。除了吸收或反射光的颜料(在该术语的严格意义上意指不溶性着色材料)以外的各种材料，诸如染料或光子晶体等，也可以用于本发明的混合物中。
可以将混合物掺入可用于电泳介质中的分散体中并掺入显示器中，或者掺入耦合至背板以形成显示器的前面板层压件(front plane laminate)或倒置前面板层压件中。供选择地，可以将混合物用于其他应用中，诸如用于在印刷应用中用作电子照相调色剂的组合物。
如本文所使用的，电子照相或静电复印是在基底上印刷图像的方法。在涂覆的板或辊上形成包含静电荷的潜像，随后(a)使带相反电荷的粒子附着在板或辊的带电部分上，(b)将带电粒子转移到基底上以及(c)通过加热使基底上的粒子熔融。典型的带电粒子包含彩色颜料、树脂和一种或多种电荷控制剂。粒子以称为“调色剂”或“电子照相调色剂”的粉末形式使用，其中该粉末包含具有特定平均粒度的粒子。
如本文所使用的，包含亲水和疏水部分两者的分子的“头基”是分子的亲水部分的官能团。该分子可以具有一个或多于一个头基。
除非另外说明，否则如本文所使用的术语“分子量”或“MW”是指重均分子量。重均分子量通过凝胶渗透色谱法测量。
贯穿本说明书和权利要求书所使用的“辅助官能性”或“辅助官能团”意指电荷控制剂的非离子极性官能团。“辅助官能团”可以包括酯基、羟基酯基、叔酰胺基、氨基甲酸酯基、非环脲基、环脲基、环酰胺基、环酰胺基和其他非离子极性官能团。
根据本发明的各种实施方案的混合物可以包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含阳离子头基并且具有根据式I的化学结构，
其中m是0、1、2或3；其中每个R独立地选自烷基基团和芳基基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。基团R可以是甲基、乙基、丙基、苯基或苄基基团。如果存在多于一个连接到式I的季铵基团的胺原子的烷基基团，则烷基基团可以相同或不同。例如，式I可以包含三甲基铵阳离子基团、三乙基铵阳离子基团、二甲基乙基铵阳离子基团等。基团(Z)n可以是-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-等。基团(Z)n可以是非支链基团–(CH2)q-，其中q可以是1至20。供选择地，基团(Z)n可以是支链烷二基基团，诸如-CH2(CH3)CH2CH2-。X部分可以包含各种非离子极性官能团，诸如酯基[-O-C(O)-]、羟基酯基、硫酯基[-S-C(O)-]、叔酰胺基[-N(烷基)-C(O)-O-]、氨基甲酸酯基[-NH-C(O)-O-]或[-O-C(O)-NH-]、-非环脲基[-NH-C(O)-NH-]、环脲基、环酰胺基、环酰胺基和其组合。
供选择地，根据本发明的各种实施方案的混合物可以包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含阳离子头基并且具有根据式II的化学结构，
其中R是烷基基团或芳基基团；R1、R2独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式II包含至少一个-[(Z)n–X–HT]；其中基团(Z)n是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。在由式II表示的化合物的一个实例中，R和R2两者都是甲基。基团-(Z)n-可以是非支链或支链的亚甲基基团。在一个实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2-。在另一实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2CH2-。X部分可以包含各种非离子极性官能团，诸如酯基、羟基酯基、硫酯基、叔酰胺基、氨基甲酸酯基、非环脲基、环脲基、环酰胺基、环酰胺基和其组合。
供选择地，根据本发明的各种实施方案的混合物可以包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含两个阳离子头基并且具有根据式III的化学结构，
其中R是烷基基团或芳基基团；其中R3、R4和R5独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式III包含至少一个-[(Z)n–X–HT]基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。在由式III表示的化合物的一个实例中，R和R3两者都是甲基。基团-(Z)n-可以是非支链或支链的亚甲基基团。在一个实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2-。在另一实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2CH2-。X部分可以包含各种非离子极性官能团，诸如酯基、羟基酯基、硫酯基、叔酰胺基、氨基甲酸酯基、非环脲基、环脲基、环酰胺基、环酰胺基和其组合。
供选择地，根据本发明的各种实施方案的混合物可以包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含阳离子头基并且具有根据式IV的化学结构，
其中R是烷基基团或芳基基团；其中R6、R7和R8独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式IV包含至少一个-[(Z)n–X–HT]基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。在由式IV表示的化合物的一个实例中，R和R6两者都是甲基。基团-(Z)n-可以是非支链或支链的亚甲基基团。在一个实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2-。在另一实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2CH2-。X部分可以包含各种非离子极性官能团，诸如酯基、羟基酯基、硫酯基、叔酰胺基、氨基甲酸酯基、非环脲基、环脲基、环酰胺基、环酰胺基和其组合。
供选择地，根据本发明的各种实施方案的混合物可以包含多个带电粒子和第一电荷控制剂，该第一电荷控制剂包含阳离子头基并且具有根据式V的化学结构，
其中R9和R10独立地选自烷基基团、芳基基团和基团-[(Z)n–X–HT]；其中式V包含至少一个-[(Z)n–X–HT]基团；其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；其中n是小于或等于20的整数；其中X是包含除了非环状仲酰胺基团以外的非离子极性官能团的部分；并且其中HT是疏水部分。在由式V表示的化合物的一个实例中，基团R10是甲基。在另一实例中，基团R10是乙基。基团-(Z)n-可以是非支链或支链的亚甲基基团。在一个实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2-。在另一实例中，基团-(Z)n-是-CH2CH2CH2-。X部分可以包含各种非离子极性官能团，诸如酯基、羟基酯基、硫酯基、叔酰胺基、氨基甲酸酯基、非环脲基、环脲基、环酰胺基、环酰胺基和其组合。
目前用于电泳显示器和其他领域的某些电荷控制剂(CCA)包含季铵头基、仲酰胺–NH-C(O)-和一个或多个聚合物尾部。通常，电泳显示器的性能通过以下优化：(1)调节电泳分散体中电荷控制剂的相对质量；和/或(2)通过掺合离子聚合物CCA和脂族季铵盐调节电泳分散体的氮含量。存在于电荷控制剂的化学结构中的辅助官能性的类型迄今不被认为是相关的。
令人惊讶地，本发明的发明人已经发现，颜料电荷受到存在于还包含阳离子头基的电荷控制剂的化学结构中的辅助官能性的类型选择的影响，并且可以通过选择存在于还包含阳离子头基的电荷控制剂的化学结构中的辅助官能性的类型来控制。更具体地，在季电荷控制剂中掺入除了非环状仲酰胺基团以外的辅助官能性显著地改变和改善电泳显示器的性能。
在本发明的各种实施方案中使用的电荷控制剂不限于单季铵材料。该材料可以包括例如双季铵盐、三季铵盐等。如前所述，掺入根据本发明的各种实施方案制备的分散体中的电荷控制剂包括除了非环状仲酰胺基团以外的辅助官能性或代替非环状仲酰胺基团的辅助官能性。辅助官能性可以是非环状官能性或具有变化环尺寸的环状官能性。电荷控制剂的化学结构还可以包含多种类型的辅助官能性或仅一种类型的辅助官能性。例如，双季电荷控制剂(即，每分子两个季胺头基)可以含有与一个头基缔合的作为辅助官能性的一个脲基和与另一个头基缔合的作为辅助官能性的一个酯基。供选择地，酯基(或脲基)可以充当这两种辅助官能性。在又另一供选择方案中，上式I-V中的部分X可以包含多个辅助官能性；然而，优选的是，最接近头基(即在化学结构内接近度更紧密的)的辅助官能性中的一个是除了非环状仲酰胺基团以外的辅助官能性。
包含阳离子头基和除了非环状仲酰胺基团以外的辅助官能性的电荷控制剂的化学结构的实例包括但不限于以下结构：
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
更具体的实例包括但不限于由式VII至XIII表示的以下结构；
(i)
(j)
(k)
(l)
(m)
(n)
(o)
用于制备引入本发明的各种实施方案中的电荷控制剂的合成过程可以以许多方式设计，以提供期望的官能性分布。例如，可以使包含阳离子头基和辅助官能性的两种或更多种单体与一种或多种单体或低聚物共聚，用于形成疏水的低聚物或聚合物尾部。供选择地，电荷控制剂可以通过后修饰技术制备，其中初始电荷控制活性由于辅助官能性的掺入或修饰而改变。根据本发明的各种实施方案的混合物可以包括不同电荷控制剂的掺合物。例如，一些掺合物可以包含两种或更多种电荷控制剂，其中电荷控制剂中的至少一种具有一个或多个与除了非环状仲酰胺基团以外的辅助官能性缔合的阳离子头基。
电荷控制剂的化学结构还可以包括多个疏水部分，包括低聚物或聚合物尾部。该低聚物或聚合物尾部可以衍生自一种或多种不同的单体和/或低聚物，用于变化分子量和疏水性，并且可以是线性的或具有不同的支化度。式I-V中的疏水部分HT可以是低聚物或聚合物尾部。如果电荷控制剂包括在包含分散体的电泳介质中，则疏水部分优选与分散体流体相容。在一些实施方案中，疏水的低聚物或聚合物尾部可以是不饱和的，即具有至少一个碳碳双键。该低聚物或聚合物疏水尾部可以衍生自一种或多种包括但不限于蓖麻油酸和异丁烯的单体。
本发明的CCA的疏水部分HT可以由具有官能团A的试剂A-B之间的反应形成，其中官能团A能够与另一分子G–(Z)n–Y的官能团Y反应，为了方便起见，本文将其称为CCA前体。反应方案示于等式1中：
G-(Z)n-Y+A-B→G-(Z)n-HT 等式1。
基团(Z)n对应于所得CCA的连接基团，其连接CCA的季铵基团与非离子极性官能团X。为了方便和简单起见，G表示连接到连接基团的CCA前体的部分。G可以含有一个或多个可以与试剂A-B反应的另外的官能团Y(或其他反应性官能团)。
官能团A与Y之间的反应可以是缩合反应。它也可以是加成反应。例如，官能团A可以是羧酸基团、羧酸酐基团、酰卤基团或环氧基。这些官能团能够与CCA前体的官能团Y反应，其中Y可以是羟基、胺基或硫醇基。当然，为了使CCA包含疏水部分HT，试剂A-B也必须含有疏水基团。试剂A-B也可以是单体，使其聚合以提供疏水聚合物。例如，试剂A-B可以是羟基脂肪酸，诸如蓖麻油酸，其聚合成聚(蓖麻油酸)。供选择地，官能团A可以是羟基、胺基或硫醇基，并且官能团Y可以是羧酸基团、羧酸酐基团、酰卤基团或环氧基。
在一个实施方案中，HT疏水部分可以由CCA前体的Y官能团与两种或更多种单体的反应形成。在一个实例中，Y官能团是羟基基团。这两种单体可以是单羟基单羧酸和二羟基单羧酸。两种单体的聚合和与CCA前体的羟基基团的反应将产生具有带有一个或多个支链的聚酯疏水基团的CCA。这样的CCA的具体实例可以由(a)3-(二甲基氨基)-1-丙醇、(b)蓖麻油酸和(c)2,2-二羟甲基丙酸[CH3C(CH2OH)2COOH]之间的缩合反应形成。
试剂A-B可以含有两个或更多个基团A。另外，两种或更多种单体试剂的混合物可以用在相同的制备中。这可以使得能够制备在它们的疏水HT部分中有各种聚合物结构的不同CCA。
可以用作试剂(A-B)的脂肪酸种类的非限制性实例是直链饱和脂肪酸、支链饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。直链饱和脂肪酸可以含有约10至约35个碳原子的烷基链。支链饱和脂肪酸的非限制性实例包括包含含有约10个碳原子至约35个碳原子的异烷基基团的脂肪酸、包含含有约10个碳原子至约35个碳原子的反异烷基基团的脂肪酸、3,7,11,15-四甲基十六烷酸、2,6,10,14-四甲基十五烷酸、4,8,12-三甲基十三烷酸、13,13-二甲基十四烷酸和10-甲基十八烷酸。异脂肪酸是在ω-2位置具有烷基支链的脂肪酸。反异脂肪酸是在ω-2位置具有烷基支链的脂肪酸。不饱和脂肪酸可以含有具有约10个碳原子至约35个碳原子和一个或多个碳碳双键的烃链。不饱和脂肪酸的非限制性实例包括油酸、棕榈油酸、肉豆蔻脑酸、亚油酸、花生四烯酸、α-亚麻酸、顺式6-十六碳烯酸(sapienic acid)、反油酸、异油酸、反式亚油酸(linoelaidic acid)、二十碳五烯酸、芥酸、7-甲基-7-十六烷酸和二十二碳六烯酸。
可以充当可以聚合以提供疏水聚合物的单体试剂(A-B)的羟基脂肪酸种类的非限制性实例是具有包含约6个碳原子至约35个碳原子和一个或多个羟基基团的烃链的饱和脂肪酸，和具有包含约6个碳原子至约35个碳原子、一个或多个碳碳键和一个或多个羟基基团的烃链的不饱和脂肪酸。这样的羟基脂肪酸的非限制性实例是蓖麻油酸、w-羟基-6-十二碳烯酸、9,10,13-三羟基-11-十八碳烷酸、9,12,13-三羟基-1-十八碳烯酸、9-羟基-10,12-十八碳二烯酸、13-羟基-9,11-十八碳二烯酸、8-羟基硬脂酸、2-羟基-15-甲基己酸、3-羟基-15-甲基己酸、ω-羟基-6-十二碳烯酸、2-羟基-13-甲基十四烷酸和2-羟基-13-甲基十四烷酸。
在一个实施方案中，–X–HT基团可以是包含疏水基团R11的酰亚胺基团，如式XIV中所示出的。
这可以通过相应的琥珀酸酐试剂A-B(具有疏水取代基R11)在其与CCA前体G–(Z)n–Y反应之后形成，其中反应性官能团Y是胺。疏水前体G–(Z)n–Y，其中反应性官能团Y是胺。疏水取代基R11可以是包含约10至约35个碳原子的烷基基团。烷基基团还可以包含一个或多个烷基链和/或一个或多个碳碳双键。供选择地，疏水取代基可以是通过羟基羧酸，诸如蓖麻油酸的聚合形成的低聚酯或聚酯基团。
其中第一电荷控制剂由式I-V表示的包含多个带电粒子和第一电荷控制剂的本发明的混合物还可以包含第二电荷控制剂。该第二电荷控制剂可以包含一个或多个阴离子头基和疏水部分。阴离子头基的非限制性实例是羧酸阴离子、磺酸根阴离子、硫酸根阴离子、磷酸根阴离子和膦酸根阴离子。该第二电荷控制剂可以包含非离子头基和疏水部分。非离子头基的非限制性实例是聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚丙二醇和糖苷。该第二电荷控制剂可以包含阳离子头基和疏水部分。阳离子头基的非限制性实例是铵盐，例如季铵盐。除了阴离子、非离子或阳离子头基以外，该第二电荷控制剂可以包含酰胺基团。该第二电荷控制剂可以包含例如季铵盐的阳离子头基、非环状仲酰胺官能团和疏水部分。包含(a)季铵盐、(b)非环状仲酰胺官能团和(c)疏水部分的第二电荷控制剂的实例包括由下式XV表示的材料，
其中每个R21、R22、R23独立地选自烷基基团和芳基基团，其中v是小于或等于20的整数，并且其中HT是疏水部分。疏水部分HT可以包含聚酯。疏水部分HT可以包含选自聚(羟基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(异丁烯)和非支链或支链烷基基团的官能团，其中该非支链或支链烷基基团包含约10至约35个碳原子。在一个实例中，R21、R22、R23是甲基基团，v是3并且HT是聚(蓖麻油酸)。在另一实例中，R21、R22、R23是甲基基团，v是2并且HT是聚(蓖麻油酸)。
其中第一电荷控制剂由式I-V表示的包含多个带电粒子和第一电荷控制剂的本发明的混合物还可以包含第二电荷控制剂。该第二电荷控制剂可以由以下式XVI和XVII表示，并且其中HT是疏水部分。疏水部分HT可以包含选自聚(羟基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(异丁烯)和非支链或支链烷基基团的官能团，其中该非支链或支链烷基基团包含约10至约35个碳原子；
电荷控制剂可以以每100g的带电粒子大于1g的电荷控制剂的浓度添加到带电颜料粒子的分散体，诸如电泳介质中。电荷控制剂可以具有大于1000克/摩尔，例如大于2000克/摩尔，例如大于3000克/摩尔，例如大于4000克/摩尔，例如大于5000克/摩尔，例如大于6000克/摩尔，例如大于7000克/摩尔，例如大于8000克/摩尔，例如大于9000克/摩尔，例如大于10000克/摩尔的重均分子量(Mw)。
在许多实施方案中，根据本发明的各种实施方案的混合物中包含的电荷控制剂吸附到混合物中的粒子表面上并改变其上的电荷。然而，本发明不限于吸附的CCA，并且任何包含带电粒子和提供期望性能的CCA的混合物都是合适的。例如，CCA可以与带电粒子络合、吸收到粒子中，或者它们可以共价键合到粒子的表面。粒子和CCA可以以电荷复合物存在，或者通过范德华力松散地缔合。
如前所述，具有除了非环状仲酰胺基团以外的辅助官能性的阳离子电荷控制剂可以与另一类型的具有非环状仲酰胺的阳离子电荷控制剂在根据本发明的实施方案制备的各种混合物中掺合。其他类型的阳离子电荷控制剂可以以纯化形式购买，或者电荷控制剂可以作为已经形成季胺电荷控制剂的反应产物购买。例如，SOLSPERSE 17000(路博润公司(Lubrizol Corporation))可以作为12-羟基-十八烷酸均聚物与N,N-二甲基-1,3-丙二胺和硫酸氢甲酯的反应产物购买。
关于电泳介质，另外的电荷控制剂可以用于向根据本发明的各种实施方案的混合物中包含的电泳粒子提供良好的电泳迁移率。如果介质被封装在囊内，可以使用稳定剂以防止电泳粒子的聚集，以及防止电泳粒子不可逆地沉积到囊壁上。任一组分可以由宽范围分子量的材料(低分子量的、低聚的、或聚合的)构成，并且可以是单一的纯化合物或者混合物。可以使用任选的电荷控制剂或电荷引导剂。这些成分通常由低分子量表面活性剂、聚合物试剂、或者一种或多种组分的掺合物组成，并且用于稳定或以其他方式改变电泳粒子上的电荷的符号和/或大小。可能相关的另外的颜料性质是粒度分布、化学组成和耐光性。
也可以在根据本发明的各种实施方案的混合物中添加电荷助剂。这些材料增加电荷控制剂或电荷引导剂的有效性。电荷助剂可以是多羟基化合物或氨基醇化合物，并且优选可以以按重量计至少2％的量溶于悬浮流体中。含有至少两个羟基基团的多羟基化合物的实例包括但不限于乙二醇、2,4,7,9-四甲基癸炔-4,7-二醇、聚(丙二醇)、戊乙二醇、三丙二醇、三乙二醇、甘油、季戊四醇、甘油三(12-羟基硬脂酸酯)、亚丙基甘油单羟基硬脂酸酯和乙二醇单羟基硬脂酸酯。在同一分子中含有至少一个醇官能团和一个胺官能团的氨基醇化合物的实例包括但不限于三异丙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、邻氨基苯酚、5-氨基-1-戊醇和四(2-羟乙基)乙二胺。电荷助剂优选以每克粒子质量约1至约100毫克(“mg/g”)，并且更优选约50至约200mg/g的量存在于悬浮流体中。
含有根据本发明的各种实施方案的带电粒子CCA复合物的混合物可以有利地用于先前所述的所有类型的电泳显示器(即单一粒子、相反电荷的双粒子、相同极性的双粒子和分散的聚合物)。所描述的带电粒子CCA复合物可以用于构建仅具有一种类型的粒子的电泳介质，诸如用于可变透射窗中的电泳介质。所描述的带电粒子CCA复合物可以用于构建有待用于黑色/白色显示器中的电泳介质，即包括黑色粒子和白色粒子。所描述的带电粒子CCA复合物可以用于构建有待用于彩色显示器中的电泳介质，即包括例如三种、四种、五种、六种、七种或八种不同类型的粒子。例如，可以构建其中粒子包括黑色、白色和红色，或者黑色、白色和黄色的显示器。供选择地，显示器可以包括红色、绿色和蓝色粒子，或者青色、品红色和黄色粒子，或者红色、绿色、蓝色和黄色粒子。
对于电泳显示器应用，根据本发明的各种实施方案的粒子和电荷控制剂的混合物可以分散在悬浮流体中并封装，以提供可以掺入显示器中的封装电泳介质。根据本发明的各种实施方案制备的电泳介质可以采用与前述的麻省理工学院和伊英克公司(E InkCorporation)的专利和申请中相同的组分和制备技术。
例如，应基于诸如密度、折射率和溶解度的性质选择含有粒子的悬浮流体。优选的悬浮流体具有低介电常数(约2)、高体积电阻率(约1015欧姆-cm)、低粘度(小于5厘沲(“cst”))、低毒性和环境影响、低水溶解度(小于百万分之10(“ppm”))、高沸点(大于90℃)和低折射率(小于1.2)。
非极性流体的选择可以基于对化学惰性、与电泳粒子的密度匹配或与电泳粒子和边界囊两者的化学相容性(在封装电泳显示器的情况下)的考量。当期望粒子移动时，流体的粘度应当低。悬浮流体的折射率也可以基本上与粒子的折射率相匹配。如本文所使用的，如果悬浮流体与粒子的各自的折射率之间的差值在约0与约0.3之间，并且优选在约0.05与约0.2之间，则悬浮流体的折射率与粒子的折射率“基本上相匹配”。
非极性有机溶剂，诸如卤化有机溶剂、饱和直链或支链烃、硅油和低分子量含卤素聚合物是一些有用的非极性流体。非极性流体可以包含单一流体。然而，非极性流体将通常是多于一种流体的掺合物，以便调整其化学和物理性质。此外，非极性流体可以含有另外的表面改性剂以改变电泳粒子或边界囊的表面能或电荷。用于微囊化方法的反应物或溶剂(例如油溶性单体)也可以包含在悬浮流体中。另外的电荷控制剂也可以添加到悬浮流体。
有用的有机溶剂包括但不限于：环氧化物，诸如癸烷环氧化物和十二烷环氧化物；乙烯基醚，诸如环己基乙烯基醚和Decave(国际香料香精有限公司(InternationalFlavors&Fragrances)的注册商标，纽约市，纽约州)；以及芳香烃，诸如甲苯和萘。有用的卤化有机溶剂包括但不限于四氟二溴乙烯、四氯乙烯、三氟氯乙烯、1,2,4-三氯苯和四氯化碳。这些材料具有高密度。有用的烃包括但不限于十二烷、十四烷、Isopar(注册商标)系列(艾克森(Exxon)，休斯顿市，德克萨斯州)、Norpar(注册商标)(一系列正链烷烃液体)、Shell-Sol(注册商标)(壳牌(Shell)，休斯顿市，德克萨斯州)和Sol-Trol(注册商标)(壳牌(Shell))、石脑油和其他石油溶剂。这些材料通常具有低密度。硅油的有用的实例包括但不限于八甲基环硅氧烷和更高分子量的环硅氧烷、聚(甲基苯基硅氧烷)、六甲基二硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。这些材料通常具有低密度。有用的低分子量含卤素聚合物包括但不限于聚(氯三氟乙烯)聚合物(卤化烃公司(Halogenated Hydrocarbon Inc.)，River Edge，新泽西州)、Galden(注册商标)(来自新泽西州Morristown的奥希蒙特公司(Ausimont)的全氟化醚)、或来自杜邦公司(du Pont)(Wilmington，特拉华州)的Krytox(注册商标)。在优选的实施方案中，悬浮流体是聚(氯三氟乙烯)聚合物。在特别优选的实施方案中，该聚合物具有约2至约10的聚合度。以上材料中的许多是可以以一系列粘度、密度和沸点获得的。
非极性流体必须能够在形成囊之前形成小液滴。用于形成小液滴的方法包括流通喷嘴、膜、喷头或孔口，以及基于剪切的乳化方案。小液滴的形成可以通过电场或声场辅助。在乳液型封装的情况下，表面活性剂和聚合物可以用于帮助液滴的稳定和乳化。用于本发明的显示器的一种表面活性剂是十二烷基硫酸钠。
在一些实施方案中，非极性流体将包括光学吸收性染料。该染料必须可溶于流体，但通常将不溶于囊的其他组分。染料材料的选择有很大的灵活性。染料可以是纯化合物或染料的掺合物，以获得特定的颜色，包括黑色。染料可以是发荧光的，其会产生其中荧光性质取决于粒子的位置的显示器。染料可以是光活性的，在用可见光或紫外光照射时变成另一种颜色或变得无色，提供用于获得光学响应的另一种手段。染料也可以通过例如热、光化学或化学扩散方法聚合，在边界壳内形成固体吸收性聚合物。
有许多可以用于封装的电泳显示器的染料。在此重要的性质包括耐光性、在悬浮流体中的溶解度、颜色和成本。这些染料通常选自偶氮、蒽醌和三苯基甲烷类型染料的类别，并且可以被化学改性，以便增加它们在油相中的溶解度并减少它们被粒子表面吸附。
电泳显示器领域的技术人员已知的许多染料将证明是有用的。有用的偶氮染料包括但不限于：油红染料以及苏丹红和苏丹黑系列染料。有用的蒽醌染料包括但不限于：油蓝染料和Macrolex蓝系列染料。有用的三苯基甲烷染料包括但不限于4,4'-双(二甲基氨基苯)甲醇(Michler's hydrol)、孔雀绿、结晶紫和金胺O(Auramine O)。
通常，认为充电是由于存在于连续相中的一些部分与粒子表面之间的酸-碱反应而产生的。因此，有用的材料是能够参与这样的反应或者本领域已知的任何其他充电反应的那些。
可以添加粒子分散体稳定剂以防止粒子絮凝或附着到囊壁上。对于在电泳显示器中用作悬浮流体的典型高电阻率液体，可以使用非水性表面活性剂。这些包括但不限于二醇醚、炔基二醇(acetylenic glycol)、链烷醇酰胺、山梨糖醇衍生物、烷基胺、季胺、咪唑啉、二烷基氧化物和磺基琥珀酸盐。
如果期望双稳态电泳介质，可能期望悬浮流体中包含具有超过约20000的数均分子量的聚合物，该聚合物在电泳粒子上基本上是非吸收性的；出于该目的，聚(异丁烯)是优选的聚合物。参见2002年4月2日提交的申请号为10/063,236的申请(公开号2002/0180687；该共同未决申请的全部公开内容通过引用并入本文)，以及相应的申请号为PCT/US02/10267的国际申请(公开号WO02/079869)。
术语双稳态的和双稳态在本文中以其在本领域中的常规含义使用，是指包含具有在至少一种光学性质上不同的第一和第二显示状态的显示元件的显示器，并且使得在已经通过有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在寻址脉冲已经终止之后，该状态将持续改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少数倍，例如至少四倍。在美国专利第7,170,670号中示出了一些基于粒子的能够有灰度的电泳显示器不仅在它们的极端黑色和白色状态下，而且在它们的中间灰色状态下都是稳定的，并且对于一些其他类型的电光显示器同样如此。该类型的显示器被适当地称为多稳态的而不是双稳态的，尽管为了方便起见，术语双稳态的在本文中可以用于涵盖双稳态和多稳态显示器二者。
术语灰度在本文中以其在成像领域中的常规含义使用，是指像素的两个极端光学状态中间的状态，并且不必须意味着这两个极端状态之间的黑色-白色转变。例如，前述伊英克专利和公开的申请中的几项描述了电泳显示器，其中极端状态是白色和深蓝色，使得中间灰色状态实际上是淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的变化可能根本不是颜色变化。术语黑色和白色在下文中可以用于指显示器的两个极端光学状态，并且应理解为通常包括不是严格的黑色和白色的极端光学状态，例如前述白色和深蓝色状态。
然后可以将包含悬浮流体、粒子和(多种)电荷控制剂的分散体封装。封装电泳显示器通常不会遭受传统电泳设备的聚集和沉降失效模式的问题，并且提供进一步的优点，诸如在很多种柔性和刚性基底上印刷或涂覆显示器的能力。(印刷一词的使用旨在包括所有形式的印刷和涂覆，包括但不限于：预计量的涂覆，诸如小块模具涂覆(patch diecoating)、狭缝或挤出涂覆、坡流或阶流涂覆、幕式涂覆；辊式涂覆，诸如辊衬刮刀涂覆、正向和反向辊涂；凹版涂覆；浸涂；喷涂；弯月面涂覆；旋涂；刷涂；气刀涂覆；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积(参见美国专利第7,339,715号)；以及其他类似技术。)因此，所得显示器可以是柔性的。此外，因为显示介质可以被印刷(使用各种方法)，所以显示器本身可以廉价地制造。
电泳介质的封装可以以许多不同的方式实现。用于微囊化的许多合适的过程详述于以下两者中：微囊化、方法和应用(Microencapsulation,Processes andApplications)，(I.E.Vandegaer编)，Plenum Press,New York,N.Y.(1974)，以及Gutcho，微囊和微囊化技术(Microcapsules and Microencapsulation Techniques)，Noyes DataCorp.,Park Ridge,N.J.(1976)。方法分成几个大类，所有这些都可以应用于本发明：界面聚合、原位聚合、物理方法诸如共挤出和其他相分离方法、液体中固化和单凝聚/复凝聚。
许多材料和方法应证明可用于配制本发明的显示器。用于形成囊的单凝聚方法的有用材料包括但不限于明胶、聚(乙烯醇)、聚(乙酸乙烯酯)和纤维素衍生物，例如羧甲基纤维素。用于复合凝聚方法的有用材料包括但不限于明胶、阿拉伯胶、角叉菜胶、羧甲基纤维素、水解苯乙烯酸酐共聚物、琼脂、海藻酸盐、酪蛋白、白蛋白、甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物和邻苯二甲酸纤维素。用于相分离方法的有用材料包括但不限于聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、乙基纤维素、聚(乙烯基吡啶)和聚丙烯腈。用于原位聚合方法的有用材料包括但不限于聚羟基酰胺，采用醛、三聚氰胺、或者脲和甲醛；三聚氰胺、或者脲和甲醛的缩合物的水溶性低聚物；以及乙烯基单体，诸如，例如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯腈。最后，用于界面聚合方法的有用材料包括但不限于二酰基氯，例如癸二酰氯、己二酰氯和二胺或多胺或醇和异氰酸酯。有用的乳液聚合材料可以包括但不限于苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯。
可以将所制备的囊分散到可固化载体中，得到可以使用常规印刷和涂覆技术印刷或涂覆在大且任意形状或弯曲表面上的油墨。
在本发明的上下文中，本领域技术人员将基于期望的囊性质选择封装过程和壁材料。这些性质包括囊半径的分布；囊壁的电学、机械、扩散和光学性质；以及与囊的内相的化学相容性。
囊壁通常具有高电阻率。虽然使用具有相对低的电阻率的壁是可能的，但是这可能在需要相对更高的寻址电压时限制性能。囊壁还应是机械坚固的(但是如果要将成品的囊粉末分散在用于涂覆的可固化聚合物粘结剂中，则机械强度不是关键的)。囊壁通常不应是多孔的。然而，如果期望使用产生多孔囊的封装过程，则这些可以在后处理步骤(即第二封装)中外涂。此外，如果要将囊分散在可固化粘结剂中，则粘结剂将用于封闭孔。囊壁应是光学上透明的。然而，壁材料可以被选择成与囊的内相(即悬浮流体)或囊有待分散于其中的粘结剂的折射率相匹配。对于一些应用(例如，插入两个固定电极之间)，单分散的囊半径是期望的。
适合于本发明的封装技术涉及在带负电荷的、羧基取代的、直链烃聚电解质材料的存在下，在油/水乳液的水相中的脲与甲醛之间的聚合。所得囊壁是脲/甲醛共聚物，其离散地封装内相。囊是透明的、机械坚固的，并且具有良好的电阻率性质。
原位聚合的相关技术利用油/水乳液，其通过将电泳流体(即含有颜料粒子的悬浮液的介电液体)分散在水性环境中形成。单体聚合以形成对内相比对水相具有更高亲和力的聚合物，从而在乳化的油滴周围凝聚。在一种原位聚合方法中，尿素和甲醛在聚(丙烯酸)的存在下缩合(参见例如美国专利第4,001,140号)。在美国专利第4,273,672号中所描述的其他方法中，水溶液中所携载的各种交联剂中的任一种沉积在微观油滴周围。这样的交联剂包括醛，尤其是甲醛、乙二醛或戊二醛；明矾；锆盐；以及聚异氰酸酯。
凝聚方法还利用油/水乳液。通过控制温度、pH和/或相对浓度使一种或多种胶体从水相中凝聚(即聚集)出来，并作为壳沉积在油滴周围，从而产生微囊。适用于凝聚的材料包括明胶和阿拉伯树胶。参见例如美国专利第2,800,457号。
界面聚合方法依赖于电泳组合物中油溶性单体的存在，其再次作为水相中的乳液存在。微小的疏水液滴中的单体与引入水相中的单体反应，在液滴与周围水性介质之间的界面处聚合并在液滴周围形成壳。尽管所得壁相对薄并且可以是可渗透的，但是该方法不需要一些其他方法的高温特性，并因此在选择介电液体方面提供了更大的灵活性。
可以将另外的材料添加到封装介质以改善电泳显示器的构造。例如，涂覆助剂可以用于改善经涂覆或经印刷的电泳油墨材料的均匀性和质量。可以添加润湿剂以调节涂层/基底界面处的界面张力以及调节液体/空气表面张力。润湿剂包括但不限于阴离子和阳离子表面活性剂和非离子型物质，诸如基于聚硅氧烷或含氟聚合物的材料。分散剂可以用于改变囊与粘结剂之间的界面张力，提供对絮凝和粒子沉降的控制。
许多前述专利和申请认识到，在封装电泳介质中包围离散的微囊的壁可以被连续相替代，从而产生所谓的聚合物分散的电泳显示器，其中电泳介质包含电泳流体的多个离散的液滴和聚合物材料的连续相，并且认识到在这样的聚合物分散的电泳显示器内的电泳流体的离散的液滴可以被视为囊或微囊，即使没有离散囊膜与每个单独的液滴相关联；参见例如美国专利第6,866,760号。因此，出于本申请的目的，这样的聚合物分散的电泳介质被认为是封装电泳介质的子种类。
一种相关类型的电泳显示器是所谓的微单元电泳显示器。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体未被封装在微囊内，而是被保留在形成于通常为聚合物膜的载体介质内的多个空腔内。参见例如美国专利第6,672,921号和第6,788,449号，两者均转让给SipixImaging,Inc.。一旦微单元被电泳介质填充，微单元就被密封，电极(或电极阵列)被附着到微单元，并且填充的微单元用电场驱动以创建显示器。
例如，如美国专利第6,930,818号中所描述的，可以使用阳模压印导电基底，在其上形成透明导体膜。然后在导体膜上涂覆热塑性或热固性前体的层。该热塑性或热固性前体层在高于该热塑性或热固性前体层的玻璃化转变温度的温度下通过辊、板或带的形式的阳模压花。一旦形成，在前体层硬化期间或之后脱模以显露微单元的阵列。前体层的硬化可以通过冷却，通过辐射、热或水分引发的交联实现。如果热固性前体的固化通过UV辐射实现，则UV可以从网的底部或顶部辐射到透明导体膜上，如两个附图中所示出的。供选择地，可以将UV灯置于模具内。在该情况下，模具必须是透明的以允许UV光穿过预图案化的阳模辐射至热固性前体层上。
用于制备微单元的热塑性或热固性前体可以是多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、环氧化物及其低聚物、聚合物等。通常还添加赋予柔性的可交联低聚物，诸如聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯，以改善压花微单元的抗弯曲性。组合物可以含有聚合物、低聚物、单体和添加剂，或者仅含有低聚物、单体和添加剂。
通常，微单元可以具有任何形状，并且它们的尺寸和形状可以变化。在一个系统中，微单元可以是基本上均匀的尺寸和形状。然而，为了使光学效应最大化，可以制备具有混合不同形状和尺寸的微单元。例如，填充有红色的分散体的微单元可以具有与绿色微单元或蓝色微单元不同的形状或尺寸。此外，像素可以由不同颜色的不同数目的微单元组成。例如，像素可以由许多小的绿色微单元、许多大的红色微单元和许多小的蓝色微单元组成。三种颜色不必具有相同的形状和数目。
微单元的开口可以是圆形、正方形、矩形、六边形或任何其他形状。开口之间的分隔区域优选保持较小以便达到高的颜色饱和度和对比度，同时维持期望的机械性质。因此，蜂窝形开口优于例如圆形开口。
对于反射电泳显示器，每个单个微单元的尺寸可以在约102至约5×105μm2，优选约103至约5×104μm2的范围内。微单元的深度在约3至约100微米，优选约10至约50微米的范围内。开口与壁的比率在约0.05至约100，优选约0.4至约20的范围内。开口的距离通常在从开口的边缘到边缘约15至约450微米，优选约25至约300微米的范围内。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体制备；参见例如，Kitamura,T.等人，用于电子类纸显示器的电子调色剂移动(Electrical toner movement for electronic paper-likedisplay)，IDW Japan,2001,Paper HCS1-1，以及Yamaguchi,Y.等人，使用摩擦带电的绝缘粒子的调色剂显示器(Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically)，IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。还参见美国专利第7,321,459号和第7,236,291号。
因为封装的电泳介质容易施加到柔性基底，所以电泳显示器可以使用各种层压过程组装。前述美国专利第6,982,178号描述了一种组装电泳显示器(包括封装的电泳显示器)的方法。基本上，该专利描述了所谓的前面板层压件(FPL)，其按顺序包括透光导电层；与导电层电接触的固体电光介质层；粘结层；以及剥离片。典型地，光透射导电层将承载在光透射基底上，该光透射基底优选是柔性的，在该意义上，基底可以被手动地缠绕在直径为10英寸(254mm)的筒(例如)上而无永久变形。术语光透射在本专利中和本文中用于意指这样指定的层，其透射足够的光以使透过该层观察的观察者能够观察电光介质的显示状态的变化，该变化通常将透过导电层和相邻基底(如果存在的话)被观察；在其中电光介质显示在非可见波长处的反射率变化的情况下，术语光透射当然应被理解为是指相关的非可见波长的透射。基底典型地将是聚合物膜，并且通常将具有在约1至约25密耳(25至634μm)，优选约2至约10密耳(51至254μm)的范围内的厚度。导电层便利地是例如铝或氧化铟锡(ITO)的薄金属或金属氧化物层，或者可以是导电聚合物。涂覆有铝或ITO的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)膜是可商购的，例如来自Wilmington DE的E.I.du Pont de Nemours&Company的铝化Mylar(Mylar是注册商标)，并且这样的商业材料可以以良好的结果用于前面板层压件中。
使用这样的前面板层压件的电光显示器的组装可以通过以下实现：从前面板层压件移除剥离片，并且在有效地使粘结层粘附到背板的条件下使粘结层与背板接触，从而将粘结层、电光介质层和导电层固定到背板。该方法非常适合于大量生产，因为通常使用辊到辊涂覆技术可以大量生产前面板层压件，并且然后切割成用于特定背板所需的任何尺寸的片。
美国专利第7,561,324号描述了所谓的双剥离片，其基本上是前述美国专利第6,982,178号的前面板层压件的简化形式。双剥离片的一种形式包括夹在两个粘结层之间的固体电光介质层，粘结层中的一个或两个被剥离片覆盖。双剥离片的另一种形式包括夹在两个剥离片之间的固体电光介质层。双剥离膜的两种形式旨在用于总体上类似于由已经描述的前面板层压件组装电光显示器的方法的方法，但是涉及两次单独的层压；典型地，在第一层压中，将双剥离片层压到前电极以形成前子组件，并且然后在第二层压中，将前子组件层压到背板以形成最终显示器，但是如果需要，这两次层压的顺序可以颠倒。
美国专利第7,839,564号描述了所谓的倒置前面板层压件，其是前述美国专利第6,982,178号中描述的前面板层压件的变型。该倒置前面板层压件按顺序包括透光保护层和透光导电层中的至少一个；粘结层；固体电光介质层；以及剥离片。该倒置前面板层压件用于形成电光显示器，该电光显示器具有在电光层与前电极或前基底之间的层压粘结层；第二通常薄的粘结层可以存在或不存在于电光层与背板之间。这样的电光显示器可以将良好的分辨率与良好的低温性能结合。
根据本发明的各种实施方案的前述电荷控制剂也可用于形成电子照相调色剂。电荷控制剂可以混合或分散在聚合物粘结剂内(例如共挤出)，然后将其研磨以形成电子照相调色剂。可用于形成粘结剂的聚合物包括但不限于聚碳酸酯、树脂改性的马来酸醇酸聚合物、聚酰胺、苯酚-甲醛聚合物及其各种衍生物、聚酯缩合物、改性的醇酸聚合物和含有交替的亚甲基和芳族单元的芳族聚合物、聚酯(例如丙烯酸和甲基丙烯酸的聚合物酯，如聚(烷基丙烯酸酯))和各种含苯乙烯的聚合物。
实施例
现在仅通过说明的方式给出实施例以示出本发明的优选电泳介质的细节。
实施例1
电荷控制剂的制备-将疏水单体的混合物分别与具有辅助官能性的单体中的每一种组合。将提供在下表1中标识的头基和辅助官能性的每种单体与包含疏水部分的单体混合。将每种混合物在氮气下加热至210℃并使用甲苯通过共沸去除水。如通过酸值滴定所确定的，在反应完成时，将反应混合物冷却，添加硫酸二甲酯(<1当量的胺)，并使甲基化反应在环境条件下进行至少12小时的时间。在反应完成时，通过真空蒸馏去除过量的甲苯，并将产物与所设计的溶剂(例如Isopar E)混合至所需的固体含量。以下提供了所制备的CCA分子的分子结构。
表1
CCA 提供头基和辅助官能性的单体 Mw
1124-89 3-(二甲基氨基)-1-丙胺 4193*
106 3-(二甲基氨基)-1-丙胺 6379*
111 3-(二甲基氨基)-1-丙胺 9038*
113 3-二甲基氨基-1-丙醇 3968
116 1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪 10219*
117 3-二甲基氨基-1-丙醇 9558*
118 1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪 10219*
119 1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪 2282
120 双(3-氨基丙基)胺 4034*
122 3-(二甲基氨基)-1-丙胺 ～1100
*-在与硫酸二甲酯反应之前叔胺前体的Mw。表1中所报告的分子量的值表示重均分子量。
使用胶体动力学声波粒度仪(Colloidal Dynamics AcoustoSizer)II和ZetaProbe对分散在Isopar E中的样品进行含有颜料粒子(黑色、青色、白色和黄色)和CCA中的每一种的分散体的ζ电势测量。基于以下表2中所提供的结果，存在于电荷控制剂中的辅助官能性的类型影响颜料粒子的ζ电势。对于每种样品，非环状仲酰胺官能团比酯官能团提供更正的ζ电荷，酯官能团比作为辅助官能性的酰亚胺基团提供更正的ζ电荷。
表2
CCA 1124-89、106和111的分子结构由式XVIII表示。CCA 113和117的分子结构由式XIX表示。CCA 116的分子结构由式XX表示。CCA 118的分子结构由式XXI表示。CCA 119的分子结构由式XXII表示。CCA 120的分子式由式XXIII表示。CCA 122的分子式由式XXIV表示。
其中P(RA)是聚(蓖麻油酸)
式XX，
其中P(RA)是聚(蓖麻油酸)
式XXI，
其中P(IB)是聚(异丁烯)
式XXII，
实施例2
使用三种不同的分散体再次进行ζ电势测量，该三种不同的分散体含有分散在Isopar E中的黄色颜料粒子(YP190)和来自实施例1的一种或两种CCA。在第一分散体样品中，将具有作为辅助官能性的酯基团的CCA(CCA 113)逐渐添加到颜料分散体中，并在每次添加之后测量ζ电势。在第二样品中，将具有非环状仲酰胺基团的CCA(CCA 106)逐渐添加到颜料分散体中，并在每次添加之后测量ζ电势。在最终样品中，逐渐添加CCA 113与CCA 106的50:50掺合物，并在每次添加之后测量ζ电势。使用胶体动力学声波粒度仪II和ZetaProbe再次测量分散体的ζ电势。
如图1中所示出，含有非环状仲酰胺基团的CCA使黄色颜料带电至+29mV，而含有酯官能性的CCA使黄色颜料带电至-32mV。使用两种CCA的50:50掺合物产生略微正的平均ζ电势，表明能够通过简单掺合提供对赋予粒子的电荷的更大控制。
实施例3
制备了含有四种类型颜料粒子(WH93白色、CP207青色、YP190黄色、MP170品红色)和(多种)电荷控制剂的三种分散体样品。第一分散体含有纯化形式的含有非环状仲酰胺基团的市售CCA。第二分散体含有来自实施例1的含有非环状仲酰胺基团的CCA中的一种(CCA106)。最终分散体含有CCA 106与来自实施例1的含有作为辅助官能性的酯基团的CCA(CCA117)的掺合物。
将所制备的分散体封装并用于对应的电泳显示器的电泳介质层中。将每个显示器电驱动以产生各种光学状态，使用分光光度计获取各种光学状态的反射光谱。测量来自每个电泳显示器的反射光的CIE L*、a*和b*值。对于每种光谱样本，以ΔE*为单位计算显示器颜色的L*a*b*空间中与八种SNAP(新闻纸广告制作规范)颜色标准基色中的每一种的最小距离。还提取了所有测量点的全色域。基色是红色、绿色、蓝色、黄色、青色、品红色、白色和黑色(R、G、B、Y、C、M、W和K)。距离越小，电泳显示器的性能越接近SNAP目标，表明该显示器的光学状态的更好的颜色饱和度。结果总结于图2、3和4中。图中的实线对应所测试的电泳显示器的色域，而虚线对应SNAP标准色域。由色域图显而易见的是，使用具有(a)在其分子中包含非环状仲酰胺基团和季铵基团的电荷控制剂和(b)在其分子中包含酯基团和季铵基团的电荷控制剂的电荷控制剂掺合物，为仅含有在其分子中具有非环状仲酰胺基团和季铵基团的电荷控制剂的体系提供更宽的色域。具体地，实现了红色-黄色-绿色空间中的颜色改进，同时在其他颜色区域中维持了相当的性能。
虽然本文已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但是应当理解这样的实施方案仅以示例的方式提供。在不脱离本发明的范围的情况下，在以上所描述的本发明的具体实施方案中，本领域技术人员将想到许多变型、改变和替换。因此，整个前述描述应被理解为说明性的，而不是具有限制意义的。
所有前述专利和专利申请通过引用以其整体并入本文。

Claims (13)

1.一种分散体，其包含非极性流体和一种混合物，所述混合物包含多个带电粒子和第一电荷控制剂与第二电荷控制剂的掺合物，其中所述第一电荷控制剂包含铵阳离子并且具有由式I表示的化学结构；
其中m是0、1、2、或3；
其中每个R独立地选自烷基基团和芳基基团；
其中Z是支链烷二基基团和非支链烷二基基团中的一种；
其中n是小于或等于20的整数；
其中HT是疏水部分；
所述第二电荷控制剂由式XV、式XVI或式XVII表示；
其中每个R21、R22、R23独立地选自烷基基团和芳基基团；
其中v是小于或等于20的整数；
其中HT是疏水部分；
其中式XVI和式XVII的HT是疏水部分，其包含选自聚(羟基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(异丁烯)和非支链或支链烷基基团的官能团，其中所述非支链或支链烷基基团包含10至35个碳原子，
并且其中，所述多个带电粒子在施加电场时能够移动穿过所述非极性流体。
2.如权利要求1所述的分散体，其中所述疏水部分HT包含选自聚(羟基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(异丁烯)和非支链或支链烷基基团的官能团，其中所述非支链或支链烷基基团包含10至35个碳原子。
3.如权利要求1所述的分散体，其中式I的所述疏水部分HT衍生自选自蓖麻油酸、异丁烯和它们的组合的单体。
4.如权利要求1所述的混合物，其中所述第一电荷控制剂具有根据式VII的化学结构，
其中HT是疏水部分。
5.如权利要求1所述的分散体，其中所述第一电荷控制剂具有大于或等于1000g/mol的重均分子量。
6.如权利要求1所述的分散体，其中m是3。
7.如权利要求1所述的分散体，其中式I包含三甲基铵阳离子基团或三乙基铵阳离子基团。
8.如权利要求1所述的分散体，其中式I的基团(Z)n是非支链基团-(CH2)q-，其中q是1至20。
9.如权利要求1所述的分散体，其中式XV的每个R21、R22、R23独立地为烷基基团。
10.一种电光显示器，其包含光透射导电层、包含根据权利要求1所述的分散体的层和包含一个或多个电极的基底，其中所述包含所述分散体的层设置在所述光透射导电层与所述基底之间，并且其中所述光透射导电层和所述基底被配置成向所述包含所述分散体的层施加电场。
11.如权利要求10所述的电光显示器，其中所述包含所述分散体的层包含粘结剂和多个囊，其中每个囊包含所述分散体。
12.一种前面板层压件或倒置前面板层压件，其包含权利要求1所述的分散体。
13.一种电子书阅读器、便携式计算机、平板计算机、移动电话、智能卡、标牌、手表、货架标签、闪存驱动器、窗或窗膜，其包含权利要求1所述的分散体。
CN202080032308.8A 2019-05-10 2020-05-01 电荷控制剂和包含其的粒子分散体 Active CN113785245B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962846304P 2019-05-10 2019-05-10
US62/846304 2019-05-10
PCT/US2020/030963 WO2020231648A1 (en) 2019-05-10 2020-05-01 Charge control agents and particle dispersions including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113785245A CN113785245A (zh) 2021-12-10
CN113785245B true CN113785245B (zh) 2024-04-23

Family

ID=73047369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080032308.8A Active CN113785245B (zh) 2019-05-10 2020-05-01 电荷控制剂和包含其的粒子分散体

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20200355978A1 (zh)
EP (1) EP3966629A4 (zh)
JP (2) JP7300006B2 (zh)
KR (1) KR102660154B1 (zh)
CN (1) CN113785245B (zh)
TW (1) TWI768341B (zh)
WO (1) WO2020231648A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230213790A1 (en) 2022-01-04 2023-07-06 E Ink Corporation Electrophoretic media comprising electrophoretic particles and a combination of charge control agents
WO2024145324A1 (en) 2022-12-30 2024-07-04 E Ink Corporation A variable light transmission device and a method of manufacture of the same
WO2024145345A1 (en) 2022-12-30 2024-07-04 E Ink Corporation A variable light transmission device comprising electrophoretic medium having a compination of light reflective and light absorbing pigment particles
WO2024145318A1 (en) 2022-12-30 2024-07-04 E Ink Corporation A variable light transmission device and a method of operation of the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194472A (en) * 1990-02-14 1993-03-16 Eastman Kodak Company Ester-containing quaternary ammonium salts as adhesion improving toner charge agents
US5645967A (en) * 1992-08-05 1997-07-08 Hodogaya Chemical Company Limited Charge controlling agent composition and toner containing said composition
CN101075067A (zh) * 2006-05-19 2007-11-21 施乐公司 电泳显示介质、器件和采用这种器件显示图像的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5110977A (en) * 1990-02-14 1992-05-05 Eastman Kodak Company Ester-containing quaternary ammonium salts as adhesion improving toner charge agents
WO1993002042A1 (en) 1991-07-18 1993-02-04 Eastman Kodak Company Amide-containing quaternary ammonium salts
US5187037A (en) * 1991-07-18 1993-02-16 Eastman Kodak Company Toners and developers containing ester-containing quaternary ammonium salts as charge control agents
US5516616A (en) * 1994-12-21 1996-05-14 Eastman Kodak Company Quaternary ammonium salts as charge-control agents for toners and developers
JP4636644B2 (ja) * 2000-01-17 2011-02-23 富士フイルム株式会社 電解質組成物、電気化学電池およびイオン性液晶モノマー
EP1585798A1 (en) * 2003-01-24 2005-10-19 MERCK PATENT GmbH Ionic mesogenic compounds
WO2016191410A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 E Ink California, Llc Charge control agent for electrophoretic display
US10040954B2 (en) 2015-05-28 2018-08-07 E Ink California, Llc Electrophoretic medium comprising a mixture of charge control agents
PT3359622T (pt) * 2015-10-06 2021-03-04 E Ink Corp Meios eletroforéticos de baixa temperatura melhorados

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194472A (en) * 1990-02-14 1993-03-16 Eastman Kodak Company Ester-containing quaternary ammonium salts as adhesion improving toner charge agents
US5645967A (en) * 1992-08-05 1997-07-08 Hodogaya Chemical Company Limited Charge controlling agent composition and toner containing said composition
CN101075067A (zh) * 2006-05-19 2007-11-21 施乐公司 电泳显示介质、器件和采用这种器件显示图像的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI768341B (zh) 2022-06-21
CN113785245A (zh) 2021-12-10
WO2020231648A1 (en) 2020-11-19
TW202104288A (zh) 2021-02-01
EP3966629A1 (en) 2022-03-16
KR20210128510A (ko) 2021-10-26
US20200355978A1 (en) 2020-11-12
KR102660154B1 (ko) 2024-04-23
JP2022529368A (ja) 2022-06-21
EP3966629A4 (en) 2023-08-30
JP2023057174A (ja) 2023-04-20
JP7300006B2 (ja) 2023-06-28
US20240279391A1 (en) 2024-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113785245B (zh) 电荷控制剂和包含其的粒子分散体
JP6751148B2 (ja) 電気泳動ディスプレイをシーリングするためのポリヒドロキシ組成物
US12084595B2 (en) Electrophoretic media including charge control agents comprising quartenary amines and unsaturated polymeric tails
JP6923605B2 (ja) 電気泳動媒体のための分枝状ポリオール添加剤
US10061123B2 (en) Surfactants for improving electrophoretic media performance
CN110383164B (zh) 用于电泳介质的光热诱导的聚合的抑制剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40056015

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant