JP2015515022A - コアとランダムコポリマーコーティングとを含む電気泳動ディスプレイ用粒子 - Google Patents
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Abstract
本発明は、コア粒子と高分子シェルとを含む粒子、そのような粒子を含む電気泳動流体、およびそのような流体を含む電気泳動ディスプレイ装置に関する。高分子シェルは、任意に炭化水素に不溶な帯電した構造単位、および炭化水素に可溶な安定化用の構造単位によって形成されるランダムコポリマーから成る。
Description
本発明は、コア粒子と高分子シェルとを含む粒子、そのような粒子を含む電気泳動流体、およびそのような流体を含む電気泳動ディスプレイ装置に関する。
近年、低電力、低コストで軽量のディスプレイ装置に対する必要性が高まっている。EPD(電気泳動ディスプレイ)は、この要件を満たすことができる。EPDは一般に、流体に分散され、各々が1つ以上の電極を含む2枚の基板の間に拘束された帯電電気泳動粒子を含む。電極の間の空間は、無色または粒子の色とは異なる色の分散媒質で満たされている。電極間に電圧を印加すると、帯電粒子は逆極性の電極へと移動する。粒子は観察者側の電極を覆うことができ、その結果、観察者側から画像を観察した際には粒子の色と同一の色が表示される。多数の画素を用いれば、どんな画像も観察することができる。
利用可能なEPDの技術としては電子ペーパーが挙げられ、商業的には電子書籍に使用されている。この用途では、白黒または明色を使用する。単一の画素における様々な色の粒子の使用が、最近の特許文献(US7,304,634、GB2438436、US2007/0268244)に例示されている。ポリマーと有機顔料とを含む粒子が、Nippon Gazo Gakkaishi 46(4)2007、247〜253、およびKobunshi Ronbunshu、62(7)、310〜315(2005年7月)に記載されている。通常、電気泳動流体は、誘電性媒質における良好な分散性を促進するために表面層でコーティングされた帯電無機ナノ粒子、たとえばチタニア、アルミナまたは硫酸バリウムと、誘電性流体媒質とを含む。
改良型の電気泳動流体、ならびに、非極性媒質に容易に分散させることができるカラーおよび白色の反射性粒子の簡単な調製法に対する要求が存在し続けている。
このような粒子および新規な電気泳動流体を提供するための改良型の方法は、既に発見されている。こうした粒子を含有する流体組成物は、モノクロおよびカラーの電気泳動ディスプレイ(EPD)に使用されている。
本発明は、コア粒子と、コア粒子に吸着させた高分子シェルとを含む粒子を含み、高分子シェルがモノマーまたはマクロモノマー構成要素を有するランダムコポリマーからなり、ランダムコポリマーが、少なくとも1種の帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位、および少なくとも1種の炭化水素に可溶な安定化用の構造単位を含む、電気泳動流体に関する。さらに、本発明は、そのような粒子それ自体、その調製方法、および、そのような粒子を含む電気泳動ディスプレイに関する。
本発明の主題は、具体的には、白色の反射性ポリマー粒子、ならびに、そのような白色の反射性のポリマー粒子を含む電気泳動流体およびディスプレイに関する。
本発明の利点は、粒子の電荷を規定する際の簡便さと柔軟性である。その方法は、広範囲の粒子および顔料に適用可能である。さらに、本発明は、EPD用流体の開発における困難の幾つかを克服する一助となり、高性能流体をもたらすものである。
本発明は、分散剤としても作用する特別なランダムコポリマーを粒子の表面に吸着させることにより、電気泳動流体中の粒子の電荷を制御する方法を記載する。コポリマーは、物理吸着、たとえばファン・デル・ワールス力、イオン性相互作用および/または酸塩基相互作用によって粒子の表面に吸着させることができる。これら特別なランダムコポリマー分散剤は、ほとんどの粒子または顔料の表面を簡便に改質するのに、とりわけ、粒子に電荷を与える、または粒子の電荷を変化させるために使用できる。この新規なポリマーを、明細書全体を通じて電荷選択性ポリマー分散剤またはCSDと呼ぶ。CSDは、粒子/顔料上に所望の電荷(必要に応じて正または負電荷)を規定するために使用できるとともに、CSDは、粒子/顔料を凝集に対して立体的に安定化させる。第一に、電荷選択性ポリマー分散剤(CSD)を合成する。第二の工程において、CSDを用いて顔料を分散させ、粒子の電荷を修飾する。CSDは、ランダム型コポリマーである。ランダムコポリマーおよびその調製は、当該技術分野ではよく知られており、当業者には周知の条件下で以下の通り調製される。
CSDポリマーはランダムコポリマーであって、少なくとも2種類のモノマーのフリーラジカル共重合によって調製される。モノマーは、アクリラート、メタクリラート、スチレン、ビニル、またはアクリルアミドのクラスから選択される。モノマーは分子量が70乃至10000であり、分子(モノマー)または官能性オリゴマー/ポリマー(マクロモノマー)とすることができる。ランダムコポリマーはグラフトコポリマーであってもよく、くし型構造を有していてもよい。「構造単位」という用語は、1種類以上のモノマーまたはマクロモノマーに由来する、および/または1種類以上のモノマーまたはマクロモノマー構成要素を含むコポリマーの一部分を意味する。「構成要素」という用語は、単独重合または共重合したポリマー鎖を意味する。
CSDコポリマーの炭化水素に可溶な安定化用の構造単位は、少なくとも1種のモノマーまたはマクロモノマーであって、それ自体またはそのホモポリマーが炭化水素、とりわけドデカンに可溶なモノマーまたはマクロモノマーを主として含む。帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位は、少なくとも1種のモノマーまたはマクロモノマーであって、それ自体またはそのホモポリマーが任意に炭化水素、とりわけドデカンに不溶なモノマーまたはマクロモノマーを主として含む。少なくとも1種のモノマーまたはマクロモノマーは、高い親和性を示し、コア粒子の表面に吸着する。帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位は、好ましくはコア粒子に対して強力な吸着作用を示す。モノマーのうちの少なくとも1種は、電荷制御剤と相互作用し、従って、粒子の電荷を制御する。マクロモノマーは、市販のものであるか、重合反応(とりわけ、重縮合)とその後に続くマクロモノマーを得るための末端基官能化によって調製可能なものである。
本発明によるさらなるポリマーおよび粒子の調製は、上に示す例示的調製法と同様に実施可能である。本発明によるさらなるポリマーおよび粒子の調製は、それ自体が文献から当業者に周知の他の方法によっても実施可能である。
典型的なCSDは、任意に炭化水素に不溶な電荷制御構造単位(帯電したまたは帯電可能な構造単位)と、炭化水素に可溶な安定化用の構造単位とからなるランダムコポリマーである。これら2種類の構造単位は、ランダムコポリマーとして結び付けられている。本発明の変形例は、炭化水素に不溶な電荷制御構造単位と、炭化水素に可溶な安定化用の構造単位とからなるコポリマーを含む。
任意に炭化水素に不溶な電荷制御構造単位の化学的性質は、EPD粒子に吸着させた際に所望の電荷を生じるように最適化される。この構造単位は、CSD全体の1乃至99%(重量パーセント)、とりわけ好適には、20乃至96%を占める。CSD全体の分子量は、5000〜500,000である。とりわけ好適には、5,000〜100,000である。
CSDの炭化水素に可溶な構造単位は、炭化水素に可溶なポリマー、モノマーまたはマクロモノマーを主として含む。典型的には、脂肪酸のアクリラート化またはメタクリラート化された重縮合物、官能性ポリジメチルシロキサン(PDMS)、または長鎖アルキル(メタ)アクリラートである。炭化水素に可溶な構造単位は、好ましくは、炭化水素に可溶なポリマー、モノマーまたはマクロモノマーからなる。
例は、
以下のモノマーに基づくアクリラート化またはメタクリラート化された脂肪酸重縮合物である。2−ヒドロキシデカン酸、2−ヒドロキシオクタン酸、2−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシオクタン酸、10−ヒドロキシデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、15−ヒドロキシペンタデカン酸、16−ヒドロキシヘキサデカン酸、2−ヒドロキシヘキサデカン酸、2−ヒドロキシテトラデカン酸、2−ヒドロキシドデカン酸、2−ヒドロキシヘキサン酸、DL−a−ヒドロキシステアリン酸、DL−P−ヒドロキシラウリン酸、DL−P−ヒドロキシミリスチン酸、DL−β−ヒドロキシパルミチン酸、2−ヒドロキシドデカン酸、15−ヒドロキシ−ヘキサデカン酸、17−ヒドロキシ−オクタデカン酸、12−ヒドロキシ−9−cis−オクタデセン酸、および
(メタ)アクリラート末端ポリイソブチレンまたはポリイソプレン。
以下のモノマーに基づくアクリラート化またはメタクリラート化された脂肪酸重縮合物である。2−ヒドロキシデカン酸、2−ヒドロキシオクタン酸、2−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシオクタン酸、10−ヒドロキシデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、15−ヒドロキシペンタデカン酸、16−ヒドロキシヘキサデカン酸、2−ヒドロキシヘキサデカン酸、2−ヒドロキシテトラデカン酸、2−ヒドロキシドデカン酸、2−ヒドロキシヘキサン酸、DL−a−ヒドロキシステアリン酸、DL−P−ヒドロキシラウリン酸、DL−P−ヒドロキシミリスチン酸、DL−β−ヒドロキシパルミチン酸、2−ヒドロキシドデカン酸、15−ヒドロキシ−ヘキサデカン酸、17−ヒドロキシ−オクタデカン酸、12−ヒドロキシ−9−cis−オクタデセン酸、および
(メタ)アクリラート末端ポリイソブチレンまたはポリイソプレン。
モノメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン(PDMS−MA;CAS:[146632−07−7])も適している。これらの化合物の分子量Mnは好ましくは600乃至10000、好適には1000乃至10000の分子量、最も好適には5000乃至10000である。このような化合物は市販されており、たとえば、GelestのMCR−M07、MCR−M11、MCR−M17、またはMCR−M22である。
長アルキル鎖(メタ)アクリラートには、オクチルメタクリラート、デシルメタクリラート、ドデシルメタクリラート、テトラデシルメタクリラート、ヘキサデシルメタクリラート、エチルヘキシルメタクリラート、オクチルアクリラート、デシルアクリラート、ドデシルアクリラート、テトラデシルアクリラート、ヘキサデシルアクリラート、エチルヘキシルアクリラートが含まれる。
好適なのは、好ましくは分子量Mnが1000〜10000、とりわけ、1000〜7500、好ましくは1000〜5000である、12−ヒドロキシステアリン酸(PHSA)のアクリラート化またはメタクリラート化された重縮合物、および分子量が10000のGelest MCR−M22(モノメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン;PDMS−MA)、ならびにドデシルメタクリラート、とりわけ、ポリステアラートメタクリラートおよびモノメタクリラート末端ポリジメチルシロキサンである。
帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位は、少なくとも1種の帯電したまたは帯電可能なモノマーを主として含む。これらのモノマーは、以下の任意に炭化水素に不溶な化合物から選択されてもよい。
2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリラート、ヒドロキシブチルメタクリラート、2−ヒドロキシエチルメタクリラート、ヒドロキシプロピルメタクリラート、ヒドロキシプロピルメタクリラートとヒドロキシイソプロピルメタクリラートの混合物、2−ヒドロキシプロピル2−(メタクリロイルオキシ)エチルフタラート、メタクリル酸、アクリル酸、2−(ジエチルアミノ)エチルアクリラート、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリラート、3−(ジメチルアミノ)プロピルアクリラート、4−ヒドロキシブチルアクリラート、2−ヒドロキシエチルアクリラート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリラート、ヒドロキシプロピルアクリラート、2−アミノエチルメタクリラートヒドロクロリド、3−スルホプロピルメタクリラートカリウム塩、[2−(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、3−スルホプロピルアクリラートカリウム塩、2−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(MOTAC)、アクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(AOTAC)、[3−(メタクリロイルアミノ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリド、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムメチルスルファート溶液、テトラアリルアンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、(ビニルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、メタクリル酸のナトリウム、カリウムまたはトリエチルアミン塩、アクリル酸、2−(トリフルオロメチル)アクリル酸、3−(2−フリル)アクリル酸、3−(2−チエニル)アクリル酸、3−(フェニルチオ)アクリル酸、trans−3−(4−メトキシベンゾイル)アクリル酸、2−メトキシケイ皮酸、3−インドールアクリル酸、3−メトキシケイ皮酸、4−イミダゾールアクリル酸、4−メトキシケイ皮酸、2,3−ジフェニル−アクリル酸、2−Me−アクリル酸、3−(1−ナフチル)アクリル酸、3−(2,3,5,6−テトラメチルベンゾイル)アクリル酸、3−(4−メトキシフェニル)アクリル酸、3−(4−ピリジル)アクリル酸、3−p−トリル−アクリル酸、5−ノルボルネン−2−アクリル酸、trans−3−(2,5−ジメチルベンゾイル)アクリル酸、trans−3−(4−エトキシベンゾイル)アクリル酸、trans−3−(4−メトキシベンゾイル)アクリル酸、2,2’−(1,3−フェニレン)ビス(3−(2−アミノフェニル)アクリル酸)、2,2’−(1,3−フェニレン)ビス(3−(2−アミノフェニル)アクリル酸)ヒドロクロリド、2,2’−(1,3−フェニレン)ビス(3−(2−ニトロフェニル)アクリル酸)、2−[2−(2’,4’−ジフルオロ[1,1’−ビフェニル]−4−イル)−2−オキソエチル]アクリル酸、2−(2−(2−クロロアニリノ)−2−オキソエチル)−3−(4−メトキシフェニル)アクリル酸、2−(2−((2−ヒドロキシエチル)アミノ)−2−オキソエチル)−3−(4−メトキシフェニル)アクリル酸、2−(2−(シクロヘキシルアミノ)−2−オキソエチル)−3−(4−メトキシフェニル)アクリル酸、1−ビニルイミダゾール、4−アクリロイルモルホリン、N−ビニルカプロラクタム、N−メチル−N−ビニルアセトアミド、(ビニルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、N−ジメチルビニルベンジルアミン、2−イソプロペニルアニリン、3−ビニルアニリン、4−ビニルアニリン、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、N−ビニル−2−ピロリジノン。
好ましくは、2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリラート、2−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(MOTAC)、および/またはアクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(AOTAC)、とりわけ、2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラートおよび/または2−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(MOTAC)が使用される。
加えて、帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位は、ほとんどのモノマー種、特にメタクリラート、アクリラート、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、α−置換アクリラート、スチレン、ならびにビニルエーテル、ビニルエステル、およびプロペニルエーテル、好ましくは、それ自体またはそのホモポリマーが炭化水素に不溶なモノマーから選択される少なくとも1種のコモノマーを含むことができる。
以下に示すのは、使用することができる全ての例であり、Sigma−Aldrich chemical companyが市販するものである。モノマーの混合物も使用してよい。
メタクリラート:
メチルメタクリラート(MMA)、エチルメタクリラート(EMA)、n−ブチルメタクリラート(BMA)、アリルメタクリラート、ベンジルメタクリラート、2−ブトキシエチルメタクリラート、ブチルメタクリラート、tert−ブチルメタクリラート、カプロラクトン2−(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリラート、シクロヘキシルメタクリラート、ジ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート、2−エトキシエチルメタクリラート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリラート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリラート、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリラート、2−エチルヘキシルメタクリラート、フルフリルメタクリラート、グリシジルメタクリラート、グリコシルオキシエチルメタクリラート、ヘキシルメタクリラート、イソボルニルメタクリラート、イソブチルメタクリラート、2−イソシアナトエチルメタクリラート、イソデシルメタクリラート、ラウリルメタクリラート、メタクリロイルクロリド、2−(メチルチオ)エチルメタクリラート、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルマレアート、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルスクシナート、ペンタブロモフェニルメタクリラート、フェニルメタクリラート、リン酸2−ヒドロキシエチルメタクリラートエステル、ステアリルメタクリラート、テトラヒドロフルフリルメタクリラート、3−(トリクロロシリル)プロピルメタクリラート、トリデシルメタクリラート、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリラート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルメタクリラート、トリメチルシリルメタクリラート、ビニルメタクリラート。
メチルメタクリラート(MMA)、エチルメタクリラート(EMA)、n−ブチルメタクリラート(BMA)、アリルメタクリラート、ベンジルメタクリラート、2−ブトキシエチルメタクリラート、ブチルメタクリラート、tert−ブチルメタクリラート、カプロラクトン2−(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリラート、シクロヘキシルメタクリラート、ジ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート、2−エトキシエチルメタクリラート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリラート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリラート、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリラート、2−エチルヘキシルメタクリラート、フルフリルメタクリラート、グリシジルメタクリラート、グリコシルオキシエチルメタクリラート、ヘキシルメタクリラート、イソボルニルメタクリラート、イソブチルメタクリラート、2−イソシアナトエチルメタクリラート、イソデシルメタクリラート、ラウリルメタクリラート、メタクリロイルクロリド、2−(メチルチオ)エチルメタクリラート、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルマレアート、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルスクシナート、ペンタブロモフェニルメタクリラート、フェニルメタクリラート、リン酸2−ヒドロキシエチルメタクリラートエステル、ステアリルメタクリラート、テトラヒドロフルフリルメタクリラート、3−(トリクロロシリル)プロピルメタクリラート、トリデシルメタクリラート、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリラート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルメタクリラート、トリメチルシリルメタクリラート、ビニルメタクリラート。
好ましくはメチルメタクリラート(MMA)、エチルメタクリラート(EMA)、および/またはn−ブチルメタクリラート(BMA)が使用される。
アクリラート:
2−(4−ベンゾイル−3−ヒドロキシフェノキシ)エチルアクリラート、ベンジル2−プロピルアクリラート、2−ブトキシエチルアクリラート、ブチルアクリラート、tert−ブチルアクリラート、2−[(ブチルアミノ)カルボニル]オキシ]エチルアクリラート、tert−ブチル2−ブロモアクリラート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリラート、2−カルボキシエチルアクリラート、無水2−カルボキシエチルアクリラートオリゴマー、ジ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリラート工業銘柄、ジ(エチレングリコール)2−エチルヘキシルエーテルアクリラート、ジペンタエリスリトールペンタ−/ヘキサアクリラート、2−エトキシエチルアクリラート、エチルアクリラート、2−エチルアクリロイルクロリド、エチル2−(ブロモメチル)アクリラート、エチルcis−(P−シアノ)アクリラート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルアクリラート、エチレングリコールメチルエーテルアクリラート、エチレングリコールフェニルエーテルアクリラート、エチル2−エチルアクリラート、2−エチルヘキシルアクリラート、エチル2−プロピルアクリラート、エチル2−(トリメチルシリルメチル)アクリラート、ヘキシルアクリラート、イソボルニルアクリラート、イソブチルアクリラート、イソデシルアクリラート、イソオクチルアクリラート、ラウリルアクリラート、メチル2−アセトアミドアクリラート、メチルアクリラート、メチルa−ブロモアクリラート、メチル2−(ブロモメチル)アクリラート、メチル3−ヒドロキシ−2−メチレンブチラート、オクタデシルアクリラート、ペンタブロモベンジルアクリラート、ペンタブロモフェニルアクリラート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリラート、ポリ(プロピレングリコール)アクリラート、ポリ(プロピレングリコール)メチルエーテルアクリラートダイズ油、エポキシ化アクリラート、テトラヒドロフルフリルアクリラート、3−(トリメトキシシリル)プロピルアクリラート、3,5,5−トリメチルヘキシルアクリラート。
2−(4−ベンゾイル−3−ヒドロキシフェノキシ)エチルアクリラート、ベンジル2−プロピルアクリラート、2−ブトキシエチルアクリラート、ブチルアクリラート、tert−ブチルアクリラート、2−[(ブチルアミノ)カルボニル]オキシ]エチルアクリラート、tert−ブチル2−ブロモアクリラート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリラート、2−カルボキシエチルアクリラート、無水2−カルボキシエチルアクリラートオリゴマー、ジ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリラート工業銘柄、ジ(エチレングリコール)2−エチルヘキシルエーテルアクリラート、ジペンタエリスリトールペンタ−/ヘキサアクリラート、2−エトキシエチルアクリラート、エチルアクリラート、2−エチルアクリロイルクロリド、エチル2−(ブロモメチル)アクリラート、エチルcis−(P−シアノ)アクリラート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルアクリラート、エチレングリコールメチルエーテルアクリラート、エチレングリコールフェニルエーテルアクリラート、エチル2−エチルアクリラート、2−エチルヘキシルアクリラート、エチル2−プロピルアクリラート、エチル2−(トリメチルシリルメチル)アクリラート、ヘキシルアクリラート、イソボルニルアクリラート、イソブチルアクリラート、イソデシルアクリラート、イソオクチルアクリラート、ラウリルアクリラート、メチル2−アセトアミドアクリラート、メチルアクリラート、メチルa−ブロモアクリラート、メチル2−(ブロモメチル)アクリラート、メチル3−ヒドロキシ−2−メチレンブチラート、オクタデシルアクリラート、ペンタブロモベンジルアクリラート、ペンタブロモフェニルアクリラート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリラート、ポリ(プロピレングリコール)アクリラート、ポリ(プロピレングリコール)メチルエーテルアクリラートダイズ油、エポキシ化アクリラート、テトラヒドロフルフリルアクリラート、3−(トリメトキシシリル)プロピルアクリラート、3,5,5−トリメチルヘキシルアクリラート。
好ましくはメチルアクリラート、エチルアクリラート(EMA)、および/またはn−ブチルアクリラート(BMA)が使用される。
アクリルアミド:
2−アクリルアミドグリコール酸、2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム塩溶液、(3−アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド溶液、3−アクリロイルアミノ−1−プロパノール溶液プルム(purum)、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−(ヒドロキシメチル)アクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アクリルアミド。
2−アクリルアミドグリコール酸、2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム塩溶液、(3−アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド溶液、3−アクリロイルアミノ−1−プロパノール溶液プルム(purum)、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−(ヒドロキシメチル)アクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アクリルアミド。
スチレン
スチレン、ジビニルベンゼン、4−アセトキシスチレン、4−ベンジルオキシ−3−メトキシスチレン、2−ブロモスチレン、3−ブロモスチレン、4−ブロモスチレン、a−ブロモスチレン、4−tert−ブトキシスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−クロロ−a−メチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2,6−ジフルオロスチレン、1,3−ジイソプロペニルベンゼン、3,4−ジメトキシスチレン、a,2−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、4−エトキシスチレン、2−フルオロスチレン、3−フルオロスチレン、4−フルオロスチレン、3−イソプロペニル−a,a−ジメチルベンジルイソシアナート、メチルスチレン、a−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、3−ニトロスチレン、2,3,4,5,6−ペンタフルオロスチレン、2−(トリフルオロメチル)スチレン、3−(トリフルオロメチル)スチレン、4−(トリフルオロメチル)スチレン、2,4,6−トリメチルスチレン。好ましくは、スチレンおよび/またはジビニルベンゼンが使用される。
スチレン、ジビニルベンゼン、4−アセトキシスチレン、4−ベンジルオキシ−3−メトキシスチレン、2−ブロモスチレン、3−ブロモスチレン、4−ブロモスチレン、a−ブロモスチレン、4−tert−ブトキシスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−クロロ−a−メチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2,6−ジフルオロスチレン、1,3−ジイソプロペニルベンゼン、3,4−ジメトキシスチレン、a,2−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、4−エトキシスチレン、2−フルオロスチレン、3−フルオロスチレン、4−フルオロスチレン、3−イソプロペニル−a,a−ジメチルベンジルイソシアナート、メチルスチレン、a−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、3−ニトロスチレン、2,3,4,5,6−ペンタフルオロスチレン、2−(トリフルオロメチル)スチレン、3−(トリフルオロメチル)スチレン、4−(トリフルオロメチル)スチレン、2,4,6−トリメチルスチレン。好ましくは、スチレンおよび/またはジビニルベンゼンが使用される。
ビニル基
4−ビニルアニソール、9−ビニルアントラセン、3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸、ビニルベンジルクロリド、4−ビニルベンジルクロリド、4−ビニルビフェニル、2−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニル4−tert−ブチルベンゾアート、ビニルクロロホルマート、ビニルクロロホルマート、ビニルシンナマート、ビニルデカノアート、ビニルネオデカノアート、ビニルネオノナノアート、ビニルピバラート、ビニルプロピオナート、ビニルステアラート、ビニルトリフルオロアセタート、
その他のモノマー、即ち、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリラート、ポリ(エチレングリコール)フェニルエーテルアクリラート、ラウリルメタクリラート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリラート、ポリ(プロピレングリコール)メチルエーテルアクリラート、および上記のもののフッ素化されたモノマー。
4−ビニルアニソール、9−ビニルアントラセン、3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸、ビニルベンジルクロリド、4−ビニルベンジルクロリド、4−ビニルビフェニル、2−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニル4−tert−ブチルベンゾアート、ビニルクロロホルマート、ビニルクロロホルマート、ビニルシンナマート、ビニルデカノアート、ビニルネオデカノアート、ビニルネオノナノアート、ビニルピバラート、ビニルプロピオナート、ビニルステアラート、ビニルトリフルオロアセタート、
その他のモノマー、即ち、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリラート、ポリ(エチレングリコール)フェニルエーテルアクリラート、ラウリルメタクリラート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリラート、ポリ(プロピレングリコール)メチルエーテルアクリラート、および上記のもののフッ素化されたモノマー。
さらなる適するコモノマーは、さらなる反応のための基、たとえば、顔料粒子との反応のためのグリシジルメタクリラート((2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート)、無水マレイン酸、2−ヒドロキシエチルメタクリラート等を有する。
本発明のランダムコポリマーは、通常、炭化水素に可溶な構造単位と、電荷制御構造単位とを含む。これらのそれぞれは、CSD全体の1乃至99%(重量パーセント)を占める。とりわけ好適には、20〜96重量%を占める。ここでの重量パーセンテージは全て、CSD全体の重量を基準とする。
PHSAまたはPDMSマクロモノマーを使用する場合、ランダムコポリマーは、好ましくは炭化水素に可溶な構造単位を20〜80重量%、とりわけ、30〜70重量%含む。有利には、ランダムコポリマーは、炭化水素に可溶な構造単位を45〜55重量%、とりわけ、50重量%含む。各々の場合に、残りは電荷制御構造単位からなる。
より低分子の炭化水素可溶モノマー、たとえば長鎖アルキル(メタ)アクリラートを使用する場合、ランダムコポリマーは、好ましくは炭化水素に可溶な構造単位を55〜96重量%、とりわけ、65〜96重量%含む。有利には、ランダムコポリマーは、炭化水素に可溶な構造単位を70〜90重量%含む。各々の場合に、残りは電荷制御構造単位からなる。
好適なCSDポリマーは、片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート、任意に(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート、および2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラートを含むランダムコポリマー、ならびに、ポリステアラートメタクリラート、任意に(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート、および2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラートを含むグラフトまたはくし型コポリマーである。とりわけ好適なのは、ポリステアラートメタクリラート、および2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラートを含むグラフトまたはくし型コポリマーである。
本発明の別の好適な変形例は、片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート、(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート、および2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラートを含むランダムコポリマー、ならびに、ポリステアラートメタクリラート、(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート、および2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラートを含むグラフトまたはくし型コポリマーである。
ドデシルメタクリラート、および(2−(メチルアクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムメチルスルファートを含むランダムコポリマーも適している。
本発明のCSDポリマーは、好ましくはフリーラジカル重合、重縮合、および重縮合に続いてフリーラジカル重合を行う組み合わせによって調製することができる。制御ラジカル重合、およびイオン重合も適している。とりわけ好適なのは、フリーラジカル重合による調製である。適する開始剤は、たとえば、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2.4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2.4−ジメチルバレロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、およびジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオナート)である。好ましくは、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、およびジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオナート)が使用される。
CSDポリマーは、さらに電気泳動流体へと調合される粒子分散体を調製するために使用される。原理は、CSDをコア粒子表面に吸着させること、およびCSDが流体において凝集に対する立体安定化をもたらすことである。
コア粒子は、分散媒質および典型的には溶媒に溶解させたCSDと混ぜ合わせる。混合物は次いで、粒子または顔料を分散させる加熱、粉砕、超音波処理、または高せん断混合に付される。分散工程の後、CSDを粒子表面に化学的に結合させる反応工程を任意に行うことができる。分散物は、過剰なCSDを除去するため、遠心分離と未使用のドデカンへの再分散を繰り返すことによって洗浄することができる。粒子は、必要ならば、一般的な技法によって単離してもよい。
様々な光学的効果を得るためにコア粒子を選択することができる。特性は、高散乱から透明まで、様々に変えることができる。顔料は、黒色または白色を含め、カラーとすることができる。
白色の光学的効果を達成するのに適する顔料は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、亜硫酸亜鉛、炭酸カルシウム、白鉛鉱、硫酸バリウム、カオリナイト、三酸化二アンチモンである。
好ましくは、ルチル、アナターゼ、または非晶質変態を有し得る二酸化チタンベースの顔料、好ましくはルチルまたはアナターゼが使用される。例は、Sachtleben RDI−S、Sachtleben R610−L、Sachtleben LC−S、Kronos 2081、Kronos 2305、Sachtleben Hombitan Anatase、Sachtleben Hombitan Rutile、Du Pont R960、Du Pont R350、Du Pont R104、Du Pont R105、Du Pont R794、Du Pont R900、Du Pont R931、Du Pont R706、Du Pont R902+、Du Pont R103、Huntsman TR−81、Huntsman TR−28、Huntsman TR−92、Huntsman R−TC30、Huntsman R−FC5、Evonik P25、Evonik T805、Merck Eusolex T2000、Merck UV Titan M765である。
カラーまたは黒色を得るのに適した顔料の例は、カーボンブラック、酸化クロム(III)グリーン、コバルトブルースピネル、酸化鉄(III)レッド、酸化鉄(III)オレンジ、水酸化酸化鉄(FeOOH)イエロー、酸化鉄(Fe3O4)ブラック、酸化鉄(II、III)ブラックである。Cu−フタロシアニン、キナクリドン、モノアゾ、ジスアゾ、ペリレン、ナフタルイミド、クアテリレンまたはジケトピロロピロールに基づく構造を持つ有機顔料も、本発明に適する。
本発明による結果として生じる粒子は、好ましくはサイズ(直径)が50nm〜3μm、好ましくは100〜1000nmの範囲の球形の粒子である。とりわけ好適なのは、粒子サイズが200〜500nm、とりわけ250〜350nmの粒子である。粒子サイズは、好ましくは一般的な装置、たとえばMalvern NanoZS粒子分析器により、粒子分散体を光子相関分光法に付すことによって決定される。
本発明の粒子は、主として電気泳動ディスプレイ、とりわけ、単色、二色、または多色電気泳動装置での使用向けに設計される。典型的な電気泳動ディスプレイは、電気泳動特性、たとえば、安定性および電荷を向上させるための添加剤と共に低極性または無極性溶媒に分散させた粒子を含む電気泳動流体を含む。そのような電気泳動流体の例は、文献、たとえば、US7,247,379、WO99/10767、US2007/0128352、US7,236,290、US7,170,670、US7,038,655、US7,277,218、US7,226,550、US7,110,162、US6,956,690、US7,052,766、US6,194,488、US5,783,614、US5,403,518、US5,380,362に詳細に記載されている。
本発明のCSDコーティング粒子、とりわけ本発明の白色反射性ポリマー粒子は、カラーまたは黒色の粒子、たとえば、カラーまたは黒色のポリマー粒子と組み合わせて使用してもよい。
CSDコーティング粒子、とりわけ提示した白色反射性粒子は、
・染色した流体、
・逆帯電した黒色粒子、
・逆帯電したカラー粒子、
・等価に帯電したカラー粒子および逆帯電した黒色粒子、
と組み合わせて使用してもよい。
・染色した流体、
・逆帯電した黒色粒子、
・逆帯電したカラー粒子、
・等価に帯電したカラー粒子および逆帯電した黒色粒子、
と組み合わせて使用してもよい。
これらの黒色またはカラーのポリマー粒子は、好ましくは重合または共重合染料を含む。とりわけ、少なくとも1種のモノマー、少なくとも1種の重合性染料、任意に少なくとも1種の帯電したコモノマー、および任意に少なくとも1種の架橋コモノマーのモノマー単位を含むカラーコポリマー粒子が好適である。重合性染料は、発色団、好ましくはアゾ基、アントラキノン基またはフタロシアニン基、1つ以上の重合性基、および任意のリンカー基を好ましくは含む。非極性連続相におけるカラーのポリマー粒子の表面安定化または立体反発を増進するため、立体安定剤が好ましくはカラーポリマー粒子に組み込まれる。とりわけ、WO2009/100803、WO2010/089057、WO2010/089058、WO2010/089059、WO2010/089060、WO2011/154103および/またはWO2012/019704に記載されたポリマー粒子が本発明のCSDポリマーへの組み込みに適している。好ましくは、WO2010/089057および/またはWO2012/019704に記載のポリマー粒子を使用してもよい。
流体の安定性を向上させる(立体安定化、または帯電剤としての使用のいずれかによって)ための典型的な添加剤は、当技術分野の専門家には周知であり、Brij、SpanおよびTweenシリーズの界面活性剤(CRODA)、Infineum界面活性剤(Infineum)、Solsperse、IrcosperseおよびColorburstシリーズ(Lubrizol)、OLOA帯電剤(Chevron Chemicals)、ならびにAerosol OT界面活性剤(Cytec)が挙げられる(がこれに限らない)。
電気泳動特性を向上させるための他のどんな添加剤も、調合物媒質、特に沈殿効果を最小限に留めるよう設計された増粘剤またはポリマー添加剤に可溶であれば、組み込むことができる。
分散溶媒は、主として誘電率、屈折率、密度および粘度に基づいて選択することができる。好適な溶媒選択により、低誘電率(10未満、より好ましくは5未満)、高体積抵抗率(約1015Ω・cm)、低粘度(5cst未満)、低水溶解度、高沸点(80℃超)、ならびに粒子の屈折率および密度に近い屈折率および密度を示す。これらの変数の調節は、最終用途の挙動を変化させるのに有用となり得る。たとえば、低速スイッチング用途、たとえば、ポスターディスプレイまたは棚ラベルでは、より低速なスイッチング速度を犠牲にしても粘度を高めて画像の寿命を延ばすことが有利となり得る。しかし、迅速なスイッチングが求められる用途、たとえば電子書籍およびディスプレイにおいては、画像が安定状態を保つ存続期間を犠牲にしても(従って、ディスプレイがより頻繁なアドレス指定を必要とすることによる電力消費の増加という代償を払っても)、粘度が低いほど迅速なスイッチングが可能となる。好適な溶媒は、多くの場合、非極性炭化水素溶媒、たとえばIsoparシリーズ(Exxon−Mobil)、Norpar、Shell−Sol(Shell)、Sol−Trol(Shell)、ナフサ、およびその他の石油溶媒、ならびに長鎖アルカン、たとえばドデカン、テトラデカン、デカンおよびノナンである。これらは、どちらかといえば低誘電性、低粘度、低密度溶媒である。密度が一致した粒子/溶媒混合物は、沈殿/沈降特性を大幅に向上させるであろうから望ましい。この理由により、ハロゲン化溶媒を添加して密度の一致を可能にすることが有用となり得る場合が多い。そのような溶媒の典型的な例は、Halocarbon oilシリーズ(Halocarbon products)、またはテトラクロルエチレン、四塩化炭素、1,2,4−トリクロロベンゼン、および同様の溶媒である。これらの溶媒の多くが持つ負の側面は、毒性および環境適合性であり、従って、場合によってはこのような溶媒を用いることよりもむしろ添加剤を添加して沈降に対する安定性を増進することが有益となり得る。
本発明の粒子の調合において用いる好適な添加剤および溶媒は、Aerosol OT(Aldrich)、Span 85(Aldrich)、およびドデカン(Sigma Aldrich)である。
粒子を分散させるために使用する溶媒および添加剤は、本発明の例において使用されるものに限られず、その他多くの溶媒および/または分散剤が使用可能である。電気泳動ディスプレイに適する溶媒および分散剤の一覧は、既存の文献、特にWO99/10767およびWO2005/017046に見ることができる。次いで、電気泳動流体は、様々な画素アーキテクチャ、たとえば、Elsevier B.V.、Amsterdamから出版されたC.M.Lampert、Displays;2004,25(5)に見ることができるものによって、電気泳動ディスプレイ素子に組み込まれる。
電気泳動流体は、幾つかの技法、たとえばインクジェット印刷、スロットダイ噴霧、ノズル噴霧、およびフレキソ印刷、またはその他何らかの接触もしくは非接触の印刷もしくは付着技法によって塗布してもよい。
電気泳動ディスプレイは、典型的には、画素またはパターン化された素子を黒色および白色の光学的状態またはそれらの中間のグレースケール状態の間で切り替えるのに適する、モノリシックな、またはパターン化されたバックプレーン電極構造と密接に組み合わせた電気泳動ディスプレイ媒質を含む。
本発明によるカラーおよび白色の反射性ポリマー粒子は、既知の全ての電気泳動媒質および電気泳動ディスプレイ、たとえば、フレキシブルディスプレイ、一粒子系、二粒子系、染色流体、マイクロカプセルを含む方式、マイクロカップ方式、エアギャップ方式など、Elsevier B.V.、Amsterdamが出版したC.M.Lampert、Displays;2004、25(5)に記載されているものに適している。フレキシブルディスプレイの例は、動的キーパッド、電子ペーパー腕時計、動的価格設定および広告、電子書籍リーダー、丸められるディスプレイ、スマートカード媒体、製品包装、携帯電話、ラップトップ、ディスプレイカード、電子看板である。
引用文献における開示もまた、明らかに本特許出願の開示内容の一部である。特許請求の範囲および明細書において、「含む」および「含有する」という語は、記載した要素が含まれるが、その他の要素が除外されていないことを意味する。以下の実施例は、保護範囲を制限することなく本発明を一層詳細に説明する。
[実施例]
Malvern NanoZS粒子分析器を用いて調合物の特性決定を行う。この計器は、分散物中の粒子のサイズおよび電気泳動流体のゼータ電位を測定する。ゼータ電位(ZP)は電気泳動移動度のリアルタイム測定に由来するものであり、従って、電気泳動用途における流体の使用の適合性の指標となる。
Malvern NanoZS粒子分析器を用いて調合物の特性決定を行う。この計器は、分散物中の粒子のサイズおよび電気泳動流体のゼータ電位を測定する。ゼータ電位(ZP)は電気泳動移動度のリアルタイム測定に由来するものであり、従って、電気泳動用途における流体の使用の適合性の指標となる。
1種以上の電荷制御添加剤(界面活性剤)を含むEPD粒子種のうちの1種または2種をドデカン中で調合することによって、電気泳動インクを調製する。単一の粒子種と単一の制御添加剤とを含む電気泳動インクは、典型的には3%w/wの粒子と3%w/wの電荷制御剤をドデカン中で混合することによって調製される。
電気泳動インクは、2種類の逆帯電粒子種からも調製される。これらは一般的には2種類の異なる電荷制御剤を用いて調合される。
輝度およびコントラスト比の測定
輝度およびコントラスト比は、2種類の粒子インク(即ち、白色/マゼンタ色)を1×1インチマクロ画素(平行ガラススライド、20μm間隔、各スライド上に1×1インチITOアレイ)においてスイッチングし、結果として生じる白色状態反射率(WSR%)およびコントラスト比(標準的積分球を備えるX−rite Color i5、MgO標準に照らして較正)を測定することによって特性決定を行う。電気泳動インクの試験は、1乃至60Vの電位をかけることによって行われる。
輝度およびコントラスト比は、2種類の粒子インク(即ち、白色/マゼンタ色)を1×1インチマクロ画素(平行ガラススライド、20μm間隔、各スライド上に1×1インチITOアレイ)においてスイッチングし、結果として生じる白色状態反射率(WSR%)およびコントラスト比(標準的積分球を備えるX−rite Color i5、MgO標準に照らして較正)を測定することによって特性決定を行う。電気泳動インクの試験は、1乃至60Vの電位をかけることによって行われる。
例1:バッチ重合により調製したTBAEMA−g−PDMS電荷選択性分散剤、EPD粒子、および電気泳動インク
50gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)、5.0gの片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート(ABCR、AB146684)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.5gの2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート(Aldrich、444332)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で混ぜ合わせる。予熱した加熱ブロック(70℃)を反応槽の下に立て、反応を2時間継続させる。
50gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)、5.0gの片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート(ABCR、AB146684)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.5gの2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート(Aldrich、444332)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で混ぜ合わせる。予熱した加熱ブロック(70℃)を反応槽の下に立て、反応を2時間継続させる。
結果として生じるポリマー溶液12.0gと、10.0gのTiO2粒子(DuPont、Ti−Pure R960)、0.5gのN,N−ジメチルドデシルアミン(Aldrich,384386)を100mlの丸底フラスコの中で混ぜ合わせて分散させ、120℃にて24時間反応させる。結果として生じる分散物を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカンに再分散させることを3回繰り返す。
3%wtの調製した粒子、および5%wtのAerosol OT(Aldrich、323586)をそれぞれ含み、3%wtのアルキル(分枝)ベンゼンスルホン酸ナトリウムを含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。Aerosol OTの場合、+54mVのゼータ電位が観察される。
例2:フィード重合により調製したTBAEMA−g−PDMS電荷選択性分散剤、EPD粒子、および電気泳動インク
30gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を還流冷却器、窒素供給系およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。5.0gの片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート(ABCR、AB146684)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.5gの2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート(Aldrich、444332)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。反応物質の添加後、0.12gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。
30gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を還流冷却器、窒素供給系およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。5.0gの片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート(ABCR、AB146684)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.5gの2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート(Aldrich、444332)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。反応物質の添加後、0.12gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。
結果として生じるポリマー溶液1.0gと、2.0gのTiO2粒子(DuPont、Ti−Pure R960)を混ぜ合わせ、超音波洗浄機(VWR超音波洗浄機、USC600TH、出力260W)において45分間超音波処理する。結果として生じる分散物を50ミクロン布(SEFAR NITEX 03−50/1)でろ過する。その後、粒子を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカンに分散させることを3回繰り返す。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合、+4mVのゼータ電位が、Span 85(Aldrich、S7135)の場合、+3mVのゼータ電位が観察される。
例3:ポリステアラートメタクリラート(PSMA)
967.5gの12−ヒドロキシステアリン酸(TCI、H0308、ロット番号AIXUF−NJ)を、温度計、ストッパー、真空アダプター、マグネット撹拌器、および加熱マントルを取り付けた計量済みの2リットル三つ口丸底フラスコ中で115℃にて2時間溶融させる。2.23gのメタンスルホン酸(Aldrich)を添加し、温度を105℃に調節する。真空(反応開始時は65mBar、反応終了時は20mbar)にして水を抽出する。1H NMRスペクトルにおいて、0.9ppm共鳴と比較した3.6ppmでの信号強度の低下を追跡することにより、反応の進行をモニターする。99%転換に到達したら反応を停止させる。結果として生じる生成物384.0gに、384.0gのキシレン(Merck、108685)、0.36gのN,N−ジメチルドデシルアミン(Aldrich、384386)、0.45gの4−tert−ブチルピロカテコール(Merck、801987)、および48.5gのグリシジルメタクリラート(Merck、800609)を添加する。窒素雰囲気下、140℃にて反応を継続させる。滴定によって酸価を決定することにより、反応の進行をモニターする。酸価が0.0003に到達したら反応は完了である。0.05MのKOHエタノール溶液を用いて滴定を行う。約0.5gのサンプルを反応から取り出し、トルエンで希釈してフェノールフタレインで滴定する。反応生成物をキシレンで希釈し、濃度が50.0%のポリマー溶液を得る。
967.5gの12−ヒドロキシステアリン酸(TCI、H0308、ロット番号AIXUF−NJ)を、温度計、ストッパー、真空アダプター、マグネット撹拌器、および加熱マントルを取り付けた計量済みの2リットル三つ口丸底フラスコ中で115℃にて2時間溶融させる。2.23gのメタンスルホン酸(Aldrich)を添加し、温度を105℃に調節する。真空(反応開始時は65mBar、反応終了時は20mbar)にして水を抽出する。1H NMRスペクトルにおいて、0.9ppm共鳴と比較した3.6ppmでの信号強度の低下を追跡することにより、反応の進行をモニターする。99%転換に到達したら反応を停止させる。結果として生じる生成物384.0gに、384.0gのキシレン(Merck、108685)、0.36gのN,N−ジメチルドデシルアミン(Aldrich、384386)、0.45gの4−tert−ブチルピロカテコール(Merck、801987)、および48.5gのグリシジルメタクリラート(Merck、800609)を添加する。窒素雰囲気下、140℃にて反応を継続させる。滴定によって酸価を決定することにより、反応の進行をモニターする。酸価が0.0003に到達したら反応は完了である。0.05MのKOHエタノール溶液を用いて滴定を行う。約0.5gのサンプルを反応から取り出し、トルエンで希釈してフェノールフタレインで滴定する。反応生成物をキシレンで希釈し、濃度が50.0%のポリマー溶液を得る。
例4:TBAEMA−g−PSMA電荷選択性分散剤、ボールミルを用いて分散させたEPD粒子、および電気泳動インク
35mlの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。10.0gのポリステアラートメタクリラート前駆体溶液(例3)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.5gの2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート(Aldrich、444332)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。反応物質の添加後、0.12gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。
35mlの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。10.0gのポリステアラートメタクリラート前駆体溶液(例3)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.5gの2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート(Aldrich、444332)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。反応物質の添加後、0.12gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。
5.0gのポリマー溶液、15.0gのTiPure R960(DuPont)、60.0gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)、0.28μlのジエタノールアミンを150mlの二重壁ステンレス鋼容器に添加する。100gのステンレス鋼ボール(直径=2.0mm)を添加し、半径2.0cmの3ディスクインセットを用い、混合物を4000rpm〜5000rpmで15分間粉砕する。粉砕ボールを分散物から分離し、15gのドデカンを添加し、ロータリーエバポレータ上でブチルアセタートを除去する。続いて、粒子を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカン中に再分散させることを3回繰り返す。固形分が43.8%の分散物が得られる。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合、+20mVのゼータ電位が、Span 85(Aldrich、S7135)の場合、+20mVのゼータ電位が観察される。
例5:電荷選択性分散剤、負のゼータ電位を持つEPD粒子、および電気泳動インク
30gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)、ポリステアラートメタクリラート前駆体溶液(例3)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、3.0gのメチルメタクリラート(Merck、800590)、および1.5gのメタクリル酸(Merck、800578)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で混ぜ合わせる。反応混合物を85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。0.2gのVazo 67(DuPont)を添加し、反応を2時間継続させる。
30gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)、ポリステアラートメタクリラート前駆体溶液(例3)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、3.0gのメチルメタクリラート(Merck、800590)、および1.5gのメタクリル酸(Merck、800578)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコの中で混ぜ合わせる。反応混合物を85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。0.2gのVazo 67(DuPont)を添加し、反応を2時間継続させる。
結果として生じるポリマー溶液6.8gと10.0gのTiO2粒子(DuPont、Ti−Pure R960)を混ぜ合わせ、反応混合物を氷浴で冷却しながら3分間超音波(Branson Sonifier B15、標準的なホーンおよび極小先端、150W)処理する。続いて、分散物を100mLの丸底フラスコに移して0.1gのジエタノールアミン(Merck、116205)を添加し、混合物を120℃にて5時間反応させる。冷却後、0.5gのトリオクチルアミン(Merck、845064)を添加し、混合物を5時間撹拌する。結果として生じる分散物を50ミクロン布(SEFAR NITEX 03−50/1)でろ過する。その後、粒子を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカン中に再分散させることを3回繰り返す。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合は−64mVのゼータ電位が、Span 85(Aldrich、S7135)の場合は、−17mVのゼータ電位が観察される。
例6:電荷選択性分散剤、EPD粒子、および高白色状態反射率を示す電気泳動インク
35gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100ml三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。10.0gのポリステアラートメタクリラート(例3)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.0gの2−tert−ブチルアミノエチル−メタクリラート(Aldrich、444332)、0.5gのビニルイミダゾール(Aldrich、235466)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。反応物質の添加後、0.12gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。固形分が13.2%のポリマー溶液が得られる。
35gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた100ml三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。10.0gのポリステアラートメタクリラート(例3)、0.5gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、4.0gの2−tert−ブチルアミノエチル−メタクリラート(Aldrich、444332)、0.5gのビニルイミダゾール(Aldrich、235466)、および0.12gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。反応物質の添加後、0.12gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。固形分が13.2%のポリマー溶液が得られる。
結果として生じるポリマー溶液7.6gと、10.0gのTiO2粒子(DuPont、Ti−Pure R960)と、50.0gのドデカン(Merck、820543)とをプラスチック瓶の中で混ぜ合わせ、反応混合物を氷浴で冷却しながら超音波(Branson Sonifier B15、標準的なホーンおよび極小先端、150W)で3分間処理する。分散物を100mLの丸底フラスコに移して0.1gのジエタノールアミン(Merck、116205)を添加し、混合物を120℃にて5時間反応させる。結果として生じる分散物を50ミクロン布(SEFAR NITEX 03−50/1)でろ過する。その後、粒子を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカン中に再分散させることを3回繰り返す。結果として生じる分散物は、固形分が33.9%である。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合、+26mVのゼータ電位が、Span 85(Aldrich、S7135)の場合、+13mVのゼータ電位が観察される。
2種類の逆帯電粒子を含む電気泳動インクを調製すると、結果として15%wtの調製した粒子、5%wtのカラー粒子(WO2012/019704に記載されているように調製したもの)、1%のAerosol OT、2.5%のSpan 85がドデカン中に含まれる調合物が得られる。
両方とも1×1インチのITOコーティングを有する2枚の平行ガラススライド(20μm間隔)からなる標準的なLC試験セルにおいて、電気泳動インクの試験を行う。1乃至60Vの電位を印加し、その間に結果として生じる流体の白色状態の反射率(WSR%)、コントラスト比、および応答時間を測定する。測定される白色状態の輝度(積分球)は、印加される電位全ての場合に約40%(MgO標準の)であると測定される一方、コントラスト比は約5である(図1)。応答時間を図2に示す。
例7:電荷選択性分散剤、EPD粒子、および高白色状態反射率を示す電気泳動インク
180gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた500mlの三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。40.0gのポリステアラートメタクリラート(例3)、2.0gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、18.0gの2−tert−ブチルアミノエチル−メタクリラート(Aldrich、444332)、および0.48gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、滴下漏斗を用いて3時間かけて添加する。反応物質の添加後、0.48gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。固形分が15.2%のポリマー溶液が得られる。
180gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた500mlの三つ口フラスコの中で85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。40.0gのポリステアラートメタクリラート(例3)、2.0gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、18.0gの2−tert−ブチルアミノエチル−メタクリラート(Aldrich、444332)、および0.48gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、滴下漏斗を用いて3時間かけて添加する。反応物質の添加後、0.48gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。固形分が15.2%のポリマー溶液が得られる。
結果として生じるポリマー溶液6.8gと、10.0gのTiO2粒子(Kronos2305)と、50.0gのドデカン(Merck、820543)とをプラスチック瓶の中で混ぜ合わせ、反応混合物を氷浴で冷却しながら超音波(Branson Sonifier B15、標準的なホーンおよび極小先端、150W)で3分間処理する。分散物を100mLの丸底フラスコに移して0.1gのジエタノールアミン(Merck、116205)を添加し、混合物を120℃にて5時間反応させる。結果として生じる分散物を50ミクロン布(SEFAR NITEX 03−50/1)でろ過する。その後、粒子を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカン中に再分散させることを3回繰り返す。結果として生じる分散物は、固形分が33.5%である。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合、+30mVのゼータ電位が、Span 85(Aldrich、S7135)の場合、+4mVのゼータ電位が観察される。
2種類の逆帯電粒子を含む電気泳動インクを調製すると、結果として15.0%wtの調製した粒子、5%wtのカラー粒子(WO2012/019704に記載されているように調製したもの)、1.0%のAerosol OT、3.0%のSpan 85がドデカン中に含まれる調合物が得られる。両方とも1×1インチのITOコーティングを有する2枚の平行ガラススライド(20μm間隔)からなる標準的なLC試験セルにおいて、電気泳動インクの試験を行う。1乃至60Vの電位を印加し、その間に結果として生じる流体の白色状態反射率(WSR%)およびコントラスト比を測定する。測定される白色状態の輝度(積分球)は、印加される電位全ての場合に30%(MgO標準の)を超えていると測定される一方、コントラスト比は4(図3)を超えている。応答時間を図4に示す。
例8:コポリマー電荷選択性分散剤、EPD粒子、および電気泳動インク
24.0gのドデシルメタクリラート(Merck、800589)、8.9gの(2−(メチルアクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムメチルスルファート(Aldrich、408123)、1.2gの2−メルカプトエタノール(Merck、805740)、および50.0gの2−プロパノール(Merck、109634)を、還流冷却器およびアルゴン供給系を備えた250mlの三つ口フラスコの中で混ぜ合わせる。反応混合物を90℃まで加熱し、セットアップをアルゴンで洗い流す。0.2gのVazo 67(DuPont)を添加し、反応を6時間継続する。
24.0gのドデシルメタクリラート(Merck、800589)、8.9gの(2−(メチルアクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムメチルスルファート(Aldrich、408123)、1.2gの2−メルカプトエタノール(Merck、805740)、および50.0gの2−プロパノール(Merck、109634)を、還流冷却器およびアルゴン供給系を備えた250mlの三つ口フラスコの中で混ぜ合わせる。反応混合物を90℃まで加熱し、セットアップをアルゴンで洗い流す。0.2gのVazo 67(DuPont)を添加し、反応を6時間継続する。
結果として生じるポリマー2.5g、20.0gの2−プロパノール(Merck、109634)、25.7gのドデカン(Aldrich、386707)、および10.0gのTiPure R960(DuPont)を100mlの丸底フラスコの中で混ぜ合わせ、均質にする。残存する揮発性成分を、回転式エバポレータを用いてさらなる縮合が観察されなくなるまで60℃および2mbarで除去する。続いて、分散物を120℃にて3時間撹拌する。結果として生じるドデカン中の分散物は、固形分が38.6%であり、光学顕微鏡下で分散した粒子が見られる。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合、+43mVのゼータ電位が、Span 85(Aldrich、S7135)の場合、+0mVのゼータ電位が観察される。
例9:ソフト/バルキーイオンを含む電荷選択性分散剤、EPD粒子および電気泳動インク
38gの脱イオン水と26.6gのジクロロメタン(Merck、106050)を用いて、2.16gのアクリル酸ナトリウム(Aldrich、408220)と9.97gのテトラヘキシルアンモニウムブロミド(Aldrich、252816)との間でイオン交換を行う。振とうして相分離させた後、DCM相を単離し、未使用の脱イオン水で2回洗浄する。ロータリーエバポレータを用いてDCMを除去した後に、8.5gのテトラヘキシルアンモニウムアクリラートが得られる。
38gの脱イオン水と26.6gのジクロロメタン(Merck、106050)を用いて、2.16gのアクリル酸ナトリウム(Aldrich、408220)と9.97gのテトラヘキシルアンモニウムブロミド(Aldrich、252816)との間でイオン交換を行う。振とうして相分離させた後、DCM相を単離し、未使用の脱イオン水で2回洗浄する。ロータリーエバポレータを用いてDCMを除去した後に、8.5gのテトラヘキシルアンモニウムアクリラートが得られる。
10gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系およびセプタムを備えた100mlの三つ口フラスコに添加し、85℃(加熱ブロックの温度)に予熱する。5.0gの酢酸n−ブチル、0.1gの(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラート(Merck、800609)、1.0gの片末端ポリジメチルシロキサンメタクリラート(ABCR、AB146684)、0.8gのメチルメタクリラート(Merck、800590)、0.1gのテトラヘキシルアンモニウムアクリラートおよび0.02gのVazo 67(Dupont)を混ぜ合わせ、シリンジポンプを用いて2時間かけて反応槽へと計り入れる。添加後、0.02gのVazo 67を添加し、反応を2時間継続させる。
結果として生じるポリマー溶液に、5gのTiO2粒子(DuPont、Ti−PureR960)と0.1gのジエタノールアミン(Merck、116205)とを添加し、反応温度を120℃に上げる。反応を5時間継続する。結果として生じる分散物を50ミクロン布(SEFAR NITEX 03−50/1)でろ過する。その後、粒子を沈積(卓上型遠心分離器、RCF=3000、20分)させ、未使用のドデカン中に再分散させることを3回繰り返す。
3%wtの調製した粒子および3%wtの添加剤を含む電気泳動インクを調製し、Malvern Zetasizer Nano ZSを用いてゼータ電位の特性決定を行う。
Aerosol OT(Aldrich、323586)の場合、−24mVのゼータ電位が、Span85(Aldrich、S7135)の場合、0mVのゼータ電位が観察される。
例10:ソフト/バルキーイオンを含む電荷選択性分散剤、EPD粒子、および電気泳動インク
38gの脱イオン水と26.6gのジクロロメタン(Merck、106050)を用いて、4.0gのナトリウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ホウ酸ナトリウム・二水和物(Merck、824494)と1.2gの[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド(80%水溶液、Aldrich、408107)との間のイオン交換を行う。振とうして相分離させた後、DCM相を単離し、未使用の脱イオン水で2回洗浄する。最終生成物である[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボラートが、結果として生じる有機相から回転エバポレータを用いてDCMを除去することにより与えられる。
38gの脱イオン水と26.6gのジクロロメタン(Merck、106050)を用いて、4.0gのナトリウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ホウ酸ナトリウム・二水和物(Merck、824494)と1.2gの[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド(80%水溶液、Aldrich、408107)との間のイオン交換を行う。振とうして相分離させた後、DCM相を単離し、未使用の脱イオン水で2回洗浄する。最終生成物である[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボラートが、結果として生じる有機相から回転エバポレータを用いてDCMを除去することにより与えられる。
1.0gの[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボラート、3.8gのポリステアラートメタクリラート(例3)、1.0gの2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート(Aldrich、444332)、20.0gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素注入口、およびストッパーを備えた100mlの三つ口フラスコに添加する。混合物を85℃に予熱し、0.25gのVazo 67(DuPont)の添加によって反応を開始させる。次いで、反応を2時間継続させる。固形分が18.1%の溶液が得られる。
5.5gのポリマー溶液、10.0gのTiO2顔料(Kronos 2081)、および50mlのドデカン(Merck、820543)を100mlの丸底フラスコの中で混ぜ合わせる。混合物を30分間撹拌し、次いで超音波で30分間処理し、最後に120℃に5時間加熱する。生成物を遠心分離し、未使用のドデカンに分散させることを3回繰り返し、最後に1μm布(SEFAR NITEX 03−1/1)でろ過する。結果として生じる生成物は、固形分が37.2%である。
3%wtの調製した粒子をドデカン中に含む電気泳動インクを調製し、2枚の平行ガラススライド(20μm間隔)からなる試験セルにおいて電気泳動移動度の試験を行う。下側のガラススライドは、500μmの電極間隔を有する櫛形ITO電極パターンを含有する。電気泳動インク中の粒子は、0.006pmcmV-V1の電気泳動移動度を示す。
例11:電荷選択性分散剤、電荷選択性分散剤を含むEPD粒子、および電気泳動インク
700.0gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた2000mlの三つ口フラスコの中で80℃(反応槽内の温度)に予熱する。200.0gのポリステアラートメタクリラート(例3)、90.0gの2−tert−ブチルアミノエチル−メタクリラート(Aldrich、444332)、および2.4gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、滴下漏斗を用いて3時間かけて添加する。反応物質の添加後、2.4gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。固形分が29.4%のポリマー溶液が得られる。続いて、440.0gのドデカンを反応混合物に添加し、酢酸n−ブチルを真空下で除去し、酢酸n−ブチル含有量が1%未満(FID検出器を用いたGC)に到達するまで50℃に加熱する。結果として生じるポリマー溶液の固形分を、ドデカンを添加して30%に調節する。
700.0gの酢酸n−ブチル(Merck、101974)を、還流冷却器、窒素供給系、およびセプタムを備えた2000mlの三つ口フラスコの中で80℃(反応槽内の温度)に予熱する。200.0gのポリステアラートメタクリラート(例3)、90.0gの2−tert−ブチルアミノエチル−メタクリラート(Aldrich、444332)、および2.4gのVazo 67(DuPont)を混ぜ合わせ、滴下漏斗を用いて3時間かけて添加する。反応物質の添加後、2.4gのVazo 67をさらに添加し、反応を2時間継続させる。固形分が29.4%のポリマー溶液が得られる。続いて、440.0gのドデカンを反応混合物に添加し、酢酸n−ブチルを真空下で除去し、酢酸n−ブチル含有量が1%未満(FID検出器を用いたGC)に到達するまで50℃に加熱する。結果として生じるポリマー溶液の固形分を、ドデカンを添加して30%に調節する。
結果として生じるポリマー溶液は、白色の反射性EPD粒子の分散物を調製するために使用される。50.0gのTiO2顔料(Sachtleben R610L)を51.1gのドデカンに、ポリマー溶液を含有する10.0gの30%活性材料を用いて分散させた。溶解ディスクを用いて分散物を調製した後、ビーズ粉砕を行う。
2種類の逆帯電粒子を含む電気泳動インクを調製すると、結果として25.0%wtの調製した粒子、10%wtの黒色染色粒子(WO2012/019704に記載されているように調製したもの)、0.5%のAerosol OT、1.5%のSpan 85がドデカン中に含まれる調合物が得られる。両方とも1×1インチのITOコーティングを有する2枚の平行ガラススライド(20μm間隔)からなる標準的なLC試験セルにおいて電気泳動インクの試験を行う。1乃至60Vの電位を印加し、その間に結果として生じる流体の白色状態反射率(WSR%)(積分球、MgO標準)およびコントラスト比を測定する(図5)。印加した電位の関数としての付随するスイッチング時間を図6に示す。
例12:電荷選択性分散剤
50.0gのドデカンを250mlの三つ口フラスコの中で75℃(反応槽内の温度)に加熱した。16.0gのメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン(ABCR、AB116684)、24.0gの2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート(Aldrich、444332)、1.0gのVazo 67(DuPont)、および43.3gのドデカンの混合物を反応混合物に1.5時間かけて添加する。さらに1時間後、1.0gのVazo 67を添加し、反応を2時間継続させる。
50.0gのドデカンを250mlの三つ口フラスコの中で75℃(反応槽内の温度)に加熱した。16.0gのメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン(ABCR、AB116684)、24.0gの2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート(Aldrich、444332)、1.0gのVazo 67(DuPont)、および43.3gのドデカンの混合物を反応混合物に1.5時間かけて添加する。さらに1時間後、1.0gのVazo 67を添加し、反応を2時間継続させる。
ポリマー安定剤の30%溶液が得られる。
Claims (16)
- コア粒子と、コア粒子に吸着した高分子シェルとを含んだ粒子を含む電気泳動流体であって、前記高分子シェルがモノマーまたはマクロモノマー構成要素を有するランダムコポリマーからなり、前記ランダムコポリマーが、少なくとも1種の帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位、および少なくとも1種の炭化水素に可溶な安定化用の構造単位を含む、電気泳動流体。
- 前記ランダムコポリマーの帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な前記構造単位が、前記ランダムコポリマー全体の20〜95重量%を占めることを特徴とする、請求項1に記載の電気泳動流体。
- 前記ランダムコポリマーの帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な前記構造単位が、2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリラート、2−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(MOTAC)、および/またはアクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(AOTAC)を含むことを特徴とする、請求項1〜2の何れか1項に記載の電気泳動流体。
- 前記ランダムコポリマーの炭化水素に可溶な安定化用の前記構造単位が、脂肪酸のアクリラート化もしくはメタクリラート化された重縮合物、官能性ポリジメチルシロキサン、官能性ポリイソブチレン/イソプレン、および/または長鎖アルキル(メタ)アクリラートを含むことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の電気泳動流体。
- 前記ランダムコポリマーの炭化水素に可溶な安定化用の前記構造単位が、モノメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン、または12−ヒドロキシステアリン酸のアクリラート化もしくはメタクリラート化された重縮合物を含むことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の電気泳動流体。
- 前記コア粒子が有機または無機顔料、好ましくはルチル、アナターゼもしくは非晶質変態の二酸化チタン、またはカーボンブラックであることを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の電気泳動流体。
- コア粒子と、コア粒子に吸着させた高分子シェルとを含む粒子であって、前記高分子シェルがモノマーまたはマクロモノマー構成要素を有するランダムコポリマーからなり、前記ランダムコポリマーが、少なくとも1種の帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位、および少なくとも1種の炭化水素に可溶な安定化用の構造単位を含む、粒子。
- 前記高分子シェルが、2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリラート、2−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(MOTAC)、および/またはアクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(AOTAC)である、帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位をランダムコポリマー全体の20〜80重量パーセントと、脂肪酸のアクリラート化もしくはメタクリラート化された重縮合物、官能性ポリジメチルシロキサン、および/または長鎖アルキル(メタ)アクリラートである、炭化水素に可溶な安定化用の構造単位とを含む、ランダムコポリマーからなることを特徴とする、請求項7に記載の粒子。
- 前記ランダムコポリマーの炭化水素に可溶な安定化用の前記構造単位が、モノメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン、または12−ヒドロキシステアリン酸のアクリラート化もしくはメタクリラート化された重縮合物からなることを特徴とする、請求項7または8に記載の粒子。
- 前記ランダムコポリマーが、モノメタクリラート末端ポリジメチルシロキサン、または12−ヒドロキシステアリン酸のアクリラート化もしくはメタクリラート化された重縮合物、および2−tert−ブチルアミノエチルメタクリラート、ならびに任意に(2,3−エポキシプロピル)−メタクリラートからなることを特徴とする、請求項7〜9の何れか1項に記載の粒子。
- 前記コア粒子が有機または無機顔料、好ましくはルチル、アナターゼもしくは非晶質変態の二酸化チタン、またはカーボンブラックであることを特徴とする、請求項7〜10の何れか1項に記載の粒子。
- 単色、二色、または多色電気泳動装置の製造のための請求項7〜11の何れか1項に記載の粒子の使用。
- 請求項7〜11の何れか1項に記載の粒子の調製方法であって、
a)コア粒子を分散媒質と混ぜ合わせること、
b)帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位と、炭化水素に可溶な安定化用の構造単位とを含むランダムコポリマーを溶媒に溶解させること、
c)工程a)の分散物と工程b)の溶液とを混合すること、
d)混合物に、加熱、粉砕、超音波処理、または高せん断混合を施して、顔料を分散させること、
e)任意に、前記ランダムポリマーを前記顔料の表面に化学的に結合させること、
f)任意に、遠心分離と未使用の炭化水素への再分散を繰り返すことによって洗浄すること、および
g)任意に、結果として生じるコーティング粒子を単離すること、
を含む方法。 - 工程b)で使用される前記ランダムコポリマーが、2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリラート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリラート、2−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(MOTAC)、および/またはアクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド(AOTAC)である、帯電したまたは帯電可能な、任意に炭化水素に不溶な構造単位と、脂肪酸のアクリラート化もしくはメタクリラート化された重縮合物、官能性ポリジメチルシロキサン、および/または長鎖アルキル(メタ)アクリラートである、炭化水素に可溶な安定化用の構造単位とを含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の電気泳動流体を含む、電気泳動ディスプレイ装置。
- 前記電気泳動流体が、インクジェット印刷、スロットダイ噴霧、ノズル噴霧、およびフレキソ印刷、またはその他何らかの接触もしくは非接触の印刷もしくは付着技法から選択される技法によって塗布されることを特徴とする、請求項15に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
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