KR101171873B1 - 전기영동 입자, 이를 포함하는 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기영동 입자, 이를 포함하는 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 전기영동 입자는 고분자 주쇄와 상기 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자 형상을 띄고 있는 바인더 수지; 상기 바인더 수지 상에 분산되어 있는 색재; 및 상기 바인더 수지 상에 분산되어 있는 전하조절제를 포함하고, 상기 부쇄의 적어도 일부는 입자 표면으로 노출되어 있는 형태이다.
상기 전기영동 입자는 그 제조 단계가 간단하고 용이하면서도, 입자간 응집 현상이 적게 일어나, 전기영동 디스플레이에 적용 시 향상된 영상 안정성 및 빠른 응답 속도를 나타낼 수 있어, 전기영동 입자를 포함하는 전기영동 디스플레이의 제조에 관한 산업 분야에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

전기영동 입자, 이를 포함하는 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이{Electrophoretic Particles, Electrophoretic Medium, and Electrophoretic Display Device Comprising the Same}

본 발명은 전기영동 입자, 이를 포함하는 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 제조 단계가 간단하고 용이하면서도, 입자간 응집 현상이 적게 일어나, 향상된 영상 안정성 및 빠른 응답 속도를 나타낼 수 있는 전기영동 입자, 이를 포함하는 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이에 관한 것이다.

전자종이(Electronic Paper, Digital Paper)는 E-paper라고도 불리는데, 종이책?종이신문?종이잡지처럼 편리하게 휴대하고 필요할 때마다 쉽게 꺼내 볼 수 있고 메모도 할 수 있어 종이 역할을 할 수 있는 전자장치를 말한다. 상기와 같은 전자종이는 이제 단지 공상 과학 영화나 미래의 제품이 아니다. 이미 많은 연구 개발이 진행되었고, 일부 제품은 상용화에 이르러 시장을 형성하고 있다.

현재 상용화 단계까지 진행되었거나 거의 상용화 단계에 이른 대표적인 입자기술 중심 전자종이는 전기영동식, 입자회전식, 건식이동식이 있고, E-ink, 자이리콘, 브리지스톤사가 기술 개발 및 제품화 중에 있다. 특히, MIT(Massachusetts Institute of Technology)와 E-Ink사는 안료입자를 포함하는 캡슐화된 전기영동 매체에 대해 집중적으로 개발을 해오고 있다.

한편, 안료입자를 포함하는 캡슐화된 전기영동 매체의 연구 개발 초점은 보다 향상된 영상 안정성 및 빠른 스위칭 속도의 구현에 있다. 이를 위해서는 전기영동 디스플레이에 포함되는 안료를 포함한 전기영동 입자가 전계가 인가된 매질 내에서 신속하게 움직일 수 있어야 하며, 향상된 영상 안정성 및 색채 구현도를 위해서 입자간 응집 현상이 적게 일어나야 한다.

따라서, 전기영동 입자간의 응집 현상이 적게 일어나고, 매질 내에서 이동성이 향상된 안료 입자를 포함한 전기영동 입자의 개발에 대해 관심이 증폭되고 있다. 이에, E-Ink사의 US2009-0009852에서는 안료를 이온성 모노머로 표면 처리한 후, 2 단계의 중합을 거쳐 전기영동 입자를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 하지만, 상기 US2009-0009852에 개시된 방법에 따르면, 안료 입자에 이온성 모노머를 처리한 후, 및 후속하는 각 단계의 중합 과정 후에, 계속해서 안료 입자의 중합 결과물과 잔존 단량체 등을 원심 분리해 내는 작업을 반복해야 하므로, 제조 공정이 번거로우며, 원하는 정도의 입체 장애(steric hindrance)를 얻기 위해 중합 정도를 조절하기 어려운 단점도 있다.

이에, 본 발명의 발명자들은 전기영동 입자 간 응집을 최소화할 수 있으면서도, 제조가 용이한 전기영동 입자의 제조 방법에 관해 연구를 거듭하던 중 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 제조 단계가 간단하고 용이하면서도, 입자간 응집 현상이 적게 일어나, 향상된 영상 안정성 및 빠른 응답 속도를 나타낼 수 있는 전기영동 입자 를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 전기영동 입자를 포함하는 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이를 제공한다.

본 발명은 고분자 주쇄와 상기 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자 형상을 띄고 있는 바인더 수지; 상기 바인더 수지 상에 분산되어 있는 색재; 및 상기 바인더 수지 상에 분산되어 있는 전하조절제를 포함하고, 상기 부쇄의 적어도 일부는 입자 표면으로 노출되어 있는 형태의 전기영동 입자를 제공한다.

또한, 본 발명은 절연매체에 분산된 하나 이상의 전기영동 입자를 포함하는 전기영동 매체를 제공한다.

본 발명은 또한, 적어도 하나의 투명 전극을 포함하는 한 쌍의 전극과, 상기 전극 사이에 상기 전기영동 매체를 포함하는 전기영동 디스플레이를 제공한다.

이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 전기영동 입자, 전기영동 매체 및 전기영동 디스플레이에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따라, 고분자 주쇄와 상기 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자 형상을 띄고 있는 바인더 수지;

상기 바인더 수지 상에 분산되어 있는 색재; 및 상기 바인더 수지 상에 분산되어 있는 전하조절제를 포함하고, 상기 부쇄의 적어도 일부는 입자 표면으로 노출되어 있는 전기영동 입자가 제공된다.

상기와 같은 구현예에 따른 전기영동 입자의 단면을 간략히 도 1에 도시하였다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전기영동 입자는 고분자 주쇄(19)와 상기 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄(18)를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자형상을 띄고 있는 바인더 수지를 포함하고, 상기 부쇄(18)의 적어도 일부는 입자 표면으로 노출되어 있다. 또한, 도 1 에 나타난 바와 같이, 상기와 같은 바인더 수지 상에 색재(20) 및 전하조절제(30)가 분산되어 있다. 이 때, 도 1의 입체장해 경계(50)는 전기영동 입자의 표면에 노출된 부쇄에 의해 형성된 입자 표면으로부터의 두께로 정의될 수 있으며, 후술할 다른 구현예의 전기영동 입자(도 2 참조)에서는, 전기영동 입자의 표면에 노출된 계면활성제 및 부쇄에 의해 형성된 입자 표면으로부터의 두께로 정의될 수 있다. 이러한 입체장해 경계(50)의 존재로 인해, 전기영동 입자 간 응집을 최소화할 수 있다.

본 발명자들은 실험을 통하여, 상기와 같은 전기영동 입자(100)의 표면에 노출된 부쇄(18)에 의해 전기영동 입자(100)간 입체 장해(steric hindrance)현상이 나타나고, 이와 같은 원리로 입자 간 응집 현상을 최소화할 수 있음을 알아내었다. 또한, 상기와 같은 전기영동 입자는 후술할 제조 방법에서도 언급하겠지만, 간단한 공정을 거쳐 제조가 가능하기 때문에, 전기영동 디스플레이의 제조에 관한 산업 분야에 널리 응용될 수도 있을 것으로 기대된다.

한편, 명시적인 다른 기재가 없는 한, 본 명세서 전체에서 사용되는 몇 가지 용어는 다음과 같이 정의된다.

본 명세서 전체에서, “전기영동 입자”는 전기영동식 디스플레이에 사용될 수 있는 색재를 포함하고, 전하를 띌 수 있는 입자를 지칭한다. 또한, 본 명세서 전체에서, “바인더 수지”는 본 발명에 따른 전기영동 입자의 외각을 형성하는 수지를 지칭하는 것으로서, 고분자 주쇄와 상기 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄를 포함하는 고분자의 단수 또는 복수의 주쇄에 의해 형성된 입자 형태의 수지를 지칭한다. 한편, 상기 부쇄의 적어도 일부는 입자 표면에 노출되어 있고, 상기 주쇄는 입자 외곽을 형성하면서, 색재 및 전하조절제 등을 바인딩한다. 또한, 이러한 고분자 주쇄는 “입자 형상”을 띄게 되는데, 이러한 “입자 형상”은 상기 부쇄를 제외한 바인더 수지의 주쇄 부분이 하나 이상 모여 외곽을 형성해 공간상에서 일정 부피를 갖고, 내부에 일정 물질들을 포함할 수 있는 형태를 띄고 있는 것을 지칭하며, 그 형상은 구형, 다면체형, 계란형, 또는 감자형 등 제한이 없다. 또한, 상기 색재 또는 전하 조절제가 “바인더 수지 상에 분산”되어 있다 함은 상기 고분자 주쇄가 이루고 있는 입자 형상 내부에 상기 안료 또는 전하 조절제가 물리적으로 균일하게 퍼져 있는 것을 의미한다.

한편, 본 명세서 전체에서, “제 1 유기 용매”는 고분자 주쇄와 상기 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄, 및 주쇄 상에 결합된 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제에 대한 용해도가 실질적으로 동일한 유기 용매를 지칭하는 것으로서, 고분자 주쇄 및 부쇄와 상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제에 대한 용해도 비가 전체적으로 0.8 내지 1.2 의 범위 내로 되어, 상기 고분자 주쇄와 부쇄, 상기 주쇄 상에 결합된 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제에 대해 실질적으로 동일한 용해도를 나타내는 유기 용매를 지칭한다. 마지막으로, 본 명세서 전체에서, “제 2 유기 용매”는 주쇄에 대해, 부쇄, 또는 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제보다 10% 이하의 용해도를 갖는 유기 용매를 지칭한다. 또한, 상기 “제 2 유기 용매”는 주쇄에 대해 상기 제 1 유기 용매보다 10% 이하의 낮은 용해도를 갖는 유기 용매를 지칭하기도 한다.

상기 주쇄는 소정의 제 1 유기 용매보다 제 2 유기 용매에 대해 10% 이하의 용해도를 가질 수 있고, 또한 제 2 유기 용매에 대해 상기 부쇄보다 10%이하의 용해도를 가질 수 있다.

이는 후술할 본원의 전기영동 입자의 제조 방법에서 보다 상세히 설명하겠지만, 상기 주쇄가 이러한 용해도 특성을 나타냄에 따라, 전기영동 입자 제조 단계 중 제 2 유기 용매 존재 하에서, 주쇄는 전기영동 입자의 내부에 포함되는 전하조절제 및 색재를 바인딩 한 후, 서로 얽히어 입자 형상을 띌 수 있으며, 주쇄에 공유 결합된 부쇄는 입자 표면에 노출되어 다른 전기영동 입자와의 응집을 최소화할 수 있도록 제조될 수 있다.

한편, 상술한 구현예에 따른 전기영동 입자에 있어서, 상기 주쇄는 제 2 유기 용매에 대해 0.005g/ml 이하의 용해도를 가지며, 제 1 유기 용매에 대해 0.05 내지 1g/ml의 용해도를 가지고, 상기 부쇄는 제 1 및 제 2 유기 용매에 대해 0.05g/ml 이상의 용해도를 갖을 수 있다. 상기와 같이, 특정 용매들에 대해 각각 서로 다른 용해도 특성을 나타내는 주쇄 및 부쇄를 포함하는 고분자를 적절히 선택함으로서, 보다 간편한 방법으로 입자간 응집 현상을 최소화할 수 있는 전기영동 입자를 제조할 수 있다.

즉, 본원의 상술한 구현예에 따른 전기영동 입자의 제조 원리는 상기 주쇄와, 상기 주쇄에 공유 결합된 부쇄의 제 2 유기 용매에 대한 용해도 차이를 이용한 것으로서, 상기 주쇄 및 부쇄에 대해, 실질적으로 동일한 용해도를 갖는 용매(상기에서 정의한 “제 1 유기 용매”를 이용하여, 색재(colorant); 전하조절제(CCA); 및 하나 이상의 부쇄가 공유 결합된 고분자 주쇄를 용해시킨 후, 상기 제 1 유기 용매에 용해된 용액을 상기 주쇄에 대한 용해도가 상기 제 1 유기 용매보다 10%이하로 낮은 용해도를 갖는 용매에 적가하는 단계를 통하여 전기영동 입자를 제조한다.

이때, 상기 제 2 유기 용매는 상기에서 정의한 바와 같이, 주쇄에 대한 용해도가 부쇄에 대한 용해도 보다 10% 이하를 갖거나, 또는 주쇄에 대해 상기 제 1 유기 용매보다 10% 이하의 낮은 용해도를 갖으므로, 제 2 유기 용매에 적가된 고분자의 주쇄는 서로 얽히어 입자 형상를 띄는 바인더 수지를 형성할 수 있고, 이 때, 일부 색재 및 전하조절제는 입자 형상의 바인더 수지 상에 분산되게 된다. 한편, 상기 부쇄는 제 2 유기 용매에 대해서는 상기 주쇄보다 용해도가 높기 때문에, 제 2 유기 용매 존재 하에서 상기 부쇄의 적어도 일부는 입자 표면에 노출된 형태로 제작될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 다른 구현예에 따라, 상기 바인더 수지에 있어서 상기 주쇄 상에 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기를 더 포함하는 전기영동 입자를 제공한다. 이와 같은 전기영동 입자의 이온결합기에는 추가적으로 계면활성제가 이차 결합될 수 있고, 이 경우 상기 계면활성제는 입자 표면으로 노출된 형태일 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상기 바인더 수지는 복수의 고분자 주쇄를 포함하고, 하나 이상의 주쇄는 주쇄 상에 공유 결합된 부쇄 대신 이온결합기를 포함하고, 상기 복수의 주쇄가 입자 형상을 띄고 있는 전기영동 입자를 제공한다. 한편, 이와 같은 전기영동 입자는 상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제를 추가로 포함한 형태로 제공될 수도 있다. 따라서, 이와 같은 전기영동 입자는 고분자 주쇄에 공유 결합된 부쇄의 적어도 일부, 및 또 다른 고분자 주쇄 상의 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제의 적어도 일부가 입자 표면으로 노출되어 있는 형태로, 이들 계면활성제 및 부쇄에 의해 형성된 입체 장해 경계로 입자 간 응집 현상을 최소화할 수 있다. 따라서, 이와 같은 전기영동 입자를 전기영동 디스플레이에 적용하는 경우, 향상된 영상 안정성 및 빠른 응답 속도를 나타낼 수 있을 것으로 기대된다.

상기와 같은 구현예들에 따른 전기영동 입자는 구체적으로, 상기 주쇄는 제 2 유기 용매에 대해 0.005g/ml 이하의 용해도를 가지며, 제 1 유기 용매에 대해 0.05 내지 1g/ml의 용해도를 가지고, 상기 부쇄는 제 1 및 제 2 유기 용매에 대해 0.05g/ml 이상의 용해도를 갖을 수 있다.

또한, 상기와 같은 구현예들에 따른 전기영동 입자는 구체적으로, 상기 주쇄는 제 2 유기 용매에 대해 0.005g/ml 이하의 용해도를 가지며, 제 1 유기 용매에 대해 0.05 내지 1g/ml의 용해도를 가지고, 상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제는 제 1 및 제 2 유기 용매에 대해 0.05g/ml 이상의 용해도를 갖을 수 있다.

따라서, 상술한 구현예에 따른 전기영동 입자의 주쇄 상에 공유 결합된 부쇄 및/또는 상기 주쇄 상의 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제는 제 2 유기 용매 존재 하에서, 주쇄와의 용해도 차이로 인해, 입자 표면으로 노출된 형태로 제작되게 된다.

상기와 같이 고분자 주쇄에 공유 결합된 부쇄(18)의 적어도 일부와 더불어 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제(40)가 함께 입자 표면으로 노출된 전기영동 입자의 단면을 간략히 도시한 것이 도 2이다. 상기와 같은 구현예에 따른 전기영동 입자에 있어서도, 상기 주쇄 및 부쇄, 상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제의 제 1 유기 용매에 대한 용해도는 실질적으로 동일한 것으로, 이들 각각 간의 용해도 비는 0.8 내지 1.2 이다. 상기와 같이, 주쇄 및 부쇄, 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제의 제 1 유기 용매에 대한 용해도가 실질적으로 동일한 범위에 있어야만, 제 1 유기 용매에 용해된 색재, 전하조절제 등이 골고루 분산되어, 추후 상술한 제 1 유기 용매에 용해된 용액을 제 2 유기 용매에 적가하는 경우, 색재 및 전하조절제 등이 형성된 전기영동 입자 내부에 균일하게 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 상술한 구현예들에 따른 전기영동 입자의 주쇄는 제 2 유기 용매에 대해, 상기 부쇄 또는 상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제보다 10% 이하의 용해도를 갖을 수 있는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 특정 반복단위를 포함하는 수지일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 주쇄는 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 및 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 반복단위를 포함할 수 있다. 이 때, 상기와 같은 주쇄에 공유 결합된 부쇄는 제 1 및 제 2 유기 용매에 대해, 모두 0.05g/ml 이상의 용해도를 갖을 수 있는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택될 수 있다. 구체적인 예로, 이소부틸렌(isobutylene), 헥실메타크릴레이트(hexylmethacryalte), 라우릴메타크릴레이트(laurylmethacrylate), 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate) 및 스티렌(styrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 반복단위를 포함할 수 있다.

한편, 전기영동 입자에 포함되는 색재(colorant)는 상업적으로 흔히 사용되는 안료(pigment), 염료(dye), 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 안료로는 상업적으로 흔히 사용되는 안료인 시안 안료, 마젠타 안료, 옐로우 안료, 블랙 안료 및 백색 안료 또는 이들의 혼합물 등을 색상, 채도, 명도, 내후성, 투명도 등을 고려하여 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 안료의 종류로는 옐로우 칼라의 순색으로는 P.Y 155, P.Y 180, 마젠타 칼라의 순색으로는 P.R. 57:1, P.R. 184, P.R. 122, 시안 칼라의 순색으로는 P.B 15:3 등이 많이 사용된다. 이 외에도 전기영동 나노입자에 포함되는 안료로 P.Y 17, P.Y. 97, P.Y. 174, P.Y. 139, P.X. 등의 139. P.O. 34 등의 옐로우 칼라와 R.R. 146, P.V. 19 등의 마젠타 톤의 착색안료, 그리고 P. V. 23, P. V. 19, P. G. 7등의 안료와 P. B. 15: 4 등을 사용할 수 있다. 또한, 블랙 칼라로는 SB4, SB7, SB9 등의 블랙을 사용할 수 있고, 백색안료로는 티탄 산화물을 사용하여 제조할 수 있다. 이들의 선택기준을 칼라좌표와 색의 진하기 등을 고려하게 상기 군에서 적절한 것을 선택할 수 있다.

그리고, 상기 염료로는 상업적으로 흔히 사용되는 양이온성 염료, 음이온성 염료, 분산염료 또는 이들의 혼합물을 색상, 채도, 명도, 내후성, 투명도 등을 고려하여 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

한편, 하나의 전기영동 입자에 포함되는 색재의 입경 및 함유량은 제한은 없으나, 상기 주쇄의 길이 및 전기영동 입자에 포함되는 전하조절제의 양을 고려하여, 전기영동 입자 전체 중량에 대해 3 내지 40 중량% 포함될 수 있다. 또한, 색재는 부피평균 입경이 10 내지 400 nm인 것을 사용할 수 있다.

한편, 전하조절제로는 통상 사용되는 양전하 조절제, 음전하 조절제 또는 이들의 혼합물 중 1 종 이상을 제한 없이 사용할 수 있으며, 최종 전기영동 입자에 부여하고자 하는 전하에 따라 적절히 선택하여 사용한다. 양전하조절제는 화학구조상 크게 아진 계열(azine type)과 4급 암모늄염(quarternary ammonium salt)계열로 분류되는데, 아진 계열의 양전하 조절제는 그 색깔이 주로 검정색이기 때문에 검정색 입자 제조시에 주로 사용할 수 있고, 4급 암모늄 염은 흰색의 분말 형태이기 때문에 최종 제조되는 입자의 색에 제약이 없이 사용될 수 있다.

음전하 조절제는 화학 구조로는 크게 터트(tert)-부틸 살리실산 금속염 계열의 흰색 전하조절제와 아조계의 검은색 전하조절제가 많이 사용된다. 터트-부틸 살리실란 금속염 내의 중심금속으로는 크로뮴, 알루미늄, 아연, 칼슐, 보로, 아세틸 보론 등이 사용되며, 아조계의 경우에는 금속으로써 크로늄, 철 등이 주로 사용된다. 이 때 사용되는 금속염은 전기영동 매체에 전계 인가 시 전기영동 입자의 이동속도, 이동량 등을 조절하는 기능을 한다. 상기 전하조절제의 사용량이 지나치게 적은 경우 전기영동 입자의 이동 속도가 느려 대조비 및 응답속도에 문제가 있을 수 있으므로, 제조되는 최종 전기영동 입자의 중량에 대해 3 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하며, 3중량% 이상이면 그 구성의 한정은 없으나, 제조되는 최종 전기영동 입자의 중량에 대해 3 내지 40중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 상술한 일 예의 전기영동 입자의 주쇄 상에 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기는 계면활성제와 이차 결합을 할 수 있는 적당한 작용기이면, 그 구성의 한정이 없다. 구체적으로, 상기 이온결합기는 카르복시기, 술폰산기, 인산기, 술페이트기, 술포네이트기의 산기(acid group); 아민기, 암모늄기, 이민기의 염기기(base group); 및 술폰산나트륨염, 술폰산칼륨염, 인산나트륨염, 인산칼륨염, 아민염의 염(salt)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 작용기일 수 있다.

이때, 상기 이온결합기가 카르복시기 등의 산기 군에서 선택되는 경우에는 양이온 계면활성제가, 아민기 등의 염기기 군에서 선택되는 경우에는 음이온성 계면활성제가, 염의 군에서 선택되는 경우에는 염의 종류에 따란 각각 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 또는 비이온성 계면활성제가 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 계면활성제의 적어도 일부가 전기영동 입자의 표면으로 노출되어 있어, 입자 간 응집을 최소화할 수 있게 된다. 한편, 보다 바람직하게는 상기 이온결합기는 염의 군보다는 산기 군 또는 염기기 군에서 선택될 수 있다. 이에 따라, 상기 이온결합기가 상기 계면활성제와 보다 강하게 결합될 수 있으므로, 상기 입자 표면에 노출된 계면활성제 등이 보다 효과적으로 입자 간의 응집을 억제할 수 있다.

이때 사용될 수 있는 계면활성제는 상용하는 것으로, 쉽게 구할 수 있는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 등이면 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 아민염 및 알킬 암모늄로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 양이온성 계면활성제; α-올레핀 술폰산염, 알킬 황산 에스테르 염, 알킬 에테르 황산염, 및 알킬 술폰산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 음이온성 계면활성제; 또는 폴리이소부틸렌 숙신이미드(polyisobutylene succinimide) 및 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(polyoxyethylene lauryl ether)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비이온성 계면활성제일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 상술한 구현예에 따른 전기영동 입자는 전계 인가시의 이동속도 등을 고려하여, 부피평균 입경이 50 내지 3000nm, 바람직하게는 50 내지 1500nm 일 수 있다.

상술한 바와 같이 본원의 구현예들에 따른 전기영동 입자는 입자 표면에 노출된 부쇄 또는 부쇄와 계면활성제에 의해 입자 간 입체 장해(steric hindrance)를 형성하여, 입자 간 응집을 최소화할 수 있다. 바람직하게는 상기 부쇄 또는 상기 계면활성제는 전기영동 입자 1 몰당 수평균분자량 500g 내지 10,000g 만큼 입자 표면으로 노출될 수 있다. 상기와 같은 범위 만큼 부쇄의 일부 또는 계면활성제가 입자 표면으로 노출되는 경우, 전기영동 디스플레이 등에 적용하여 전계를 인가하는 경우, 입자의 이동 속도 등에 영향을 주지 않으면서도 입자 간 응집을 최소화 할 수 있다.

본 발명은 또 다른 구현예에 따라, 절연매체(dielectric fluid)에 분산된 하나 이상의 전기영동 입자를 포함하는 전기영동 매체를 제공한다. 상술한 전기영동 매체에 포함되는 전기영동 입자는 본 발명에 따른 상술한 구현예들의 전기영동 입자를 포함한다. 이때, 상기 전기영동 매체는 실시 형태에 따라 상기 절연매체 하에 분산된 전기영동 입자를 수용하는 캡슐을 추가로 포함하는 형태일 수 있다. 이와 같은 구현예에 따른 전기영동 매체는 일명 캡슐형 전기영동 매체로 지칭되는 것으로, 적용하고자 하는 전기영동 디스플레이의 종류에 따라 여러 가지 형태로 제작될 수 있다. 즉, 단일전하 및 단일색채를 갖는 전기영동 입자만을 포함하거나, 혹은 단일전하를 갖으나, 색재(colorant)의 색깔이 서로 다른 전기영동 입자들을 포함하거나, 동일한 색채를 가지되 전하량을 달리한 전기영동 입자를 포함한 형태 등 그 구성은 적용하고자 하는 전기영동 디스플레이에 따라 여러 가지로 달리 할 수 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.

이 때, 상기 절연매체(dielectric fluid)는 그 구성의 한정은 없으나 지방족 탄화수소이거나, 할로겐화 탄화수소 및 지방족 탄화수소의 혼합액일 수 있다.

한편, 본 발명은 또 다른 구현예에 따라 적어도 하나의 투명 전극을 포함하는 한 쌍의 전극과, 상기 전극 사이에 상술한 전기영동 매체를 포함하는 전기영동 디스플레이를 제공한다. 상기와 같은 전기영동 디스플레이의 전극을 통해, 전계를 인가하게 되면 전기영동 입자를 포함한 전기영동 매체는 포함된 입자의 전하량 및 전하의 성질에 따라 적절한 위치로 배열되게 되며, 상기와 같은 배열에 따라 디스플레이 상에 원하는 문자 또는 그림을 표시하게 된다.

상기와 같은 전기영동 디스플레이는 그 적용 대상 제품의 한정이 없다. 구체적으로, 휴대용 컴퓨터, 전자북, 휴대폰, 스마트 카드, 광고 표시판 또는 시계의 표시 장치 등을 들 수 있으나, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 전기영동 입자의 제조 방법은 구체적으로, 색재(colorant); 전하조절제(CCA); 및 하나 이상의 부쇄가 공유 결합된 고분자 주쇄를 소정의 제 1 유기 용매에 용해시키는 단계; 및 상기 고분자 주쇄에 대한 용해도가 상기 제 1 유기 용매보다 10% 이하로 낮은 용해도를 갖는 제 2 유기 용매에, 상기 제 1 유기 용매에 용해된 용액을 적가한 후, 상기 제 1 유기 용매를 제거하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 고분자 주쇄 및 부쇄에 대한 용해도가 실질적으로 동일한 소정의 제 1 유기 용매에 상술한 색재 등을 용해시킨 후, 이를 제 2 유기 용매에 적가하는 경우, 제 1 용액 내에서는 균일하게 분산되어 있던 하나 이상의 부쇄가 공유 결합된 고분자 주쇄, 색재 및 전하조절제는 제 2 유기 용매 존재 하에서, 상기 주쇄는 서로 얽히어 입자 형상을 형성하면서 서로 뭉치게 되고, 전하조절제 및 색재의 일부는 상기 입자 형상의 내부에 포함되게 되며, 부쇄의 적어도 일부는 상기 입자의 표면으로 노출되게 된다.

한편, 본 발명의 다른 구현예에 따라, 상기 바인더 수지는 복수의 고분자 주쇄를 포함하고, 이 때 적어도 하나 이상의 고분자 주쇄는 상기 주쇄 상에 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기를 더 포함한 형태일 수 있다. 이와 같은 형태의 전기영동 입자를 제조하기 위해서는, 바람직하게는 제 1 유기 용매에 색재 및 전하조절제를 용해할 때, 계면활성제를 추가로 용해시킬 수 있다.

이와 같은 경우에 있어서는, 제 1 유기 용매 존재 하에서, 상기 주쇄 상에 공유 결합된 이온결합기에 계면활성제가 이차 결합할 수 있으며, 이와 같은 계면활성제는 제 2 유기 용매 존재 하에서는 상기 주쇄보다 용해도가 높아, 입자 표면으로 노출된 형태로 제조될 수 있다. 이와 같이 복수의 고분자 주쇄를 포함하고, 이 때 적어도 하나 이상의 고분자 주쇄는 상기 주쇄 상에 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기를 더 포함한 형태의 바인더 수지를 포함하는 전기영동 입자의 경우, 제 1 유기 용매에 상기 이온결합기에 이차 결합될 수 있는 계면활성제를 추가로 용해시킴으로서, 입체 장해(steric hindrance) 현상이 더욱 향상된 전기영동 입자를 제조할 수 있다.

한편, 계면활성제의 종류 및 분자량과 더불어, 상기 부쇄의 길이를 조절하여, 최종 제조되는 전기영동 입자의 입체 장해(steric hindrance) 정도를 조절할 수도 있다.

이 때, 부쇄 또는 상기 부쇄와 함께 추가로 계면활성제의 적어도 일부가 입자 표면에 노출되어 있는 전기영동 입자의 형태로 제조하기 위해서는 상기 제 1 유기 용매에 용해된 용액을 제 2 용매에 적가 시, 바람직하게 10 내지 80℃의 온도 하에서, 1 내지 10 ml/min의 적가 속도로 진행할 수 있다. 상기와 같은 조건 하에서, 적당한 양의 전하조절제 및 색재가 바인더 수지 상에 분산되어 있을 수 있으며, 주쇄가 서로 얽히어 일정 입자 형상을 띌 수 있게 된다.

상술한 구현예들에 따른 제조 방법에 있어서, 상기 바인더 수지의 주쇄는 폴리에스테르(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 및 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 반복단위를 포함할 수 있다. 또한, 상술한 구현예들에 따른 제조 방법에 있어서, 상기 부쇄는 이소부틸렌(isobutylene), 헥실메타크릴레이트(hexylmethacryalte), 라우릴메타크릴레이트(laurylmethacrylate), 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate) 및 스티렌(styrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 반복단위를 포함할 수 있다.

즉, 상기 부쇄의 일부, 또는 상기 부쇄의 일부 및 상기 주쇄 상의 이온결합기에 결합된 계면활성제의 적어도 일부가 함께 입자 표면으로 노출되어 있는 전기영동 입자를 제조하기 위해서, 제 2 유기 용매에 대해 용해도가 차이가 나도록 상기 주쇄와 부쇄의 반복 단위를 달리 설계할 수 있다.

한편, 이미 전기영동 입자의 구현예에서 상술한 바와 같이, 상기 주쇄 상에 공유 결합된 이온결합기는 계면활성제와 이차 결합될 수 있는 작용기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 이온결합기는 카르복시기, 술폰산기, 인산기, 술페이트기, 술포네이트기의 산기(acid group); 아민기, 암모늄기, 이민기의 염기기(base group)의 군; 및 술폰산나트륨염, 술폰산칼륨염, 인산나트륨염, 인산칼륨염, 아민염의 염(salt)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 작용기일 수 있다.

또한, 이 때 사용되는 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 또는 비이온성 계면활성제로 그 구체적인 구성은 전기영동 입자에 대한 구현예에서 상술한 바와 같다.

상기 구현예들에 따른 제조 방법에 사용되는 전하조절제 역시, 양전하조절제, 음전하조절제 또는 이들의 혼합물로서 구체적인 종류 및 또는 전기영동 입자에의 함유량 등은 상술한 전기영동 입자의 구현예들에서 언급한 바와 같다.

한편, 본원의 제조 방법에서는, 주쇄, 부쇄를 구성하는 고분자 반복단위의 종류 등을 고려하여, 상기 주쇄 및 부쇄 등에 대해 선택적으로 서로 다른 용해도를 갖는 적절한 용매를 선택할 수 있다.

즉, 상술한 제 1 유기 용매는 고분자 주쇄와 부쇄, 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제에 대한 용해도가 실질적으로 동일한 유기 용매를 지칭하는 것으로서, 상기 고분자 주쇄와 부쇄, 이온결합기에 결합된 계면활성제에 대한 각각의 용해도 비가 0.8 내지 1.2의 범위에 있는 것이면, 그 구성의 상관없이 선택될 수 있다. 그 구성의 한정은 없으나, 구체적으로 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 메틸에틸케톤(methylethylketone), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 에틸렌 클로라이드(ethylene chloride) 및 테트라하이드로 퓨란(tetrahydrofuran)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 용매를 사용할 수 있다.

한편, 제 2 유기 용매는 상기에서 정의한 바와 같이, 주쇄에 대해 부쇄보다 10% 이하의 용해도를 갖는 유기 용매, 또는 주쇄에 대해 상기 제 1 유기 용매보다 10% 이하의 낮은 용해도를 갖는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. 구체적으로, 알코올, 탄화수소계 유기 용매, 이소파라핀계 용매, 및 할로카본계 오일로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.

이 때, 상기 알코올의 구체적인 예로는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 이소부탄올(isobutanol) 또는 이들에서 선택된 하나 이상의 혼합물일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 탄화수소계 유기 용매로는 구체적으로 헥산(hexane), 헵탄(heptane), 노난(nonane) 또는 이들에서 선택된 하나 이상의 혼합물일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다.

그리고, 상기 이소파라핀계 용매는 그 구성의 한정은 없으나 바람직하게 Exxon에서 공급되는 Isopar series를 사용할 수 있다. 또한, 상기 할로카본계 오일로는 Halocarbon oil 0.8, Halocarbon oil 1.8 및 이들의 혼합물에서 선택되는 하나 이상의 혼합물일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다.

한편, 상술한 바와 같이 제 2 유기 용매 존재 하에서 형성된 입자는 원심분리기를 이용해 전기영동 입자 및 미반응물을 제거한 후, 건조의 단계를 거쳐, 부피평균 입경이 50 내지 3000nm 인 전기영동 입자의 형태로 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 전기영동 입자의 부피평균 입경은 50 내지 1500nm 일 수 있다.

이때, 상기 건조 단계는 그 구성의 한정이 없으나, 증발, 원심분리, 유체교체방법 등을 사용할 수 있으며, 증발 방법을 사용하는 경우, 25℃ 내지 70℃의 온도에서 12 내지 24시간 건조할 수 있다. 또한, 원심분리법을 사용하는 경우, 상등액을 제거한 후, 25℃ 내지 70℃의 온도에서 12 내지 24시간 건조할 수 있다.

또한, 유체교체방법을 사용하는 경우, 증발법 내지 원심분리법을 동시에 이용할 수 있다. 즉, 다량의 제 1, 2 유기 용매를 증발법 내지 원심분리법을 이용하여 습식(wet)상태로 유지한 후 제 1, 2 유기 용매 보다 끊는 점이 높은 전기절연유를 첨가하여, 소량의 제 1, 2 유기 용매를 완전히 제거할 수 있으며, 재분산을 진행할 필요가 없어, 바람직하게 선택될 수 있다. 이때, 상기 전기절연유로는 이소파라핀계 용매를 사용할 수 있으며, 그 구성의 한정은 없으나 바람직하게 Exxon에서 공급되는 Isopar series를 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 주쇄 및 부쇄를 서로 다른 2종의 유기 용매, 또는 서로 다른 2 종의 유기 용매 혼합물에 대해 특정 수치만큼 용해도 차이가 나도록 설계하거나, 또는 추가적으로 상기 주쇄와 상기 주쇄 상의 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제를 서로 다른 2 종의 유기 용매, 또는 서로 다른 2 종의 유기 용매 혼합물에 대해 특정 수치만큼 용해도 차이가 나도록 설계하기만 하면, 상술한 본 발명에 따른 입체 장해(steric hindrance)를 가진 전기영동 입자를 손쉽게 제조할 수 있다.

같은 원리로, 상기와 같은 주쇄와 부쇄에 대해, 또는 추가적으로 상기 주쇄 상의 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제에 대해 각각 서로 다른 용해도를 갖는 적절한 유기 용매를 선택하기만 하면, 본 발명에 따른 입체 장해(steric hindrance)를 가진 전기영동 입자를 손쉽게 제조할 수 있다.

또한, 상기와 같은 방법으로 제조된 전기영동 입자는 부쇄의 적어도 일부 및/또는 추가적으로 주쇄 상의 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제의 적어도 일부가 입자 표면에 노출되어, 입체 장해(steric hindrance)로 인해, 전기영동 입자간 응집을 최소화할 수 있어, 전기영동 디스플레이에 적용 시 향상된 영상 안정성 및 빠른 응답 속도를 나타낼 것으로 기대된다.

상기와 같은 전기영동 입자는 그 제조 단계가 간단하여, 제조가 용이하면서도, 입자간 응집 현상이 적게 일어나, 전기영동 디스플레이에 적용 시 향상된 영상 안정성 및 빠른 응답 속도를 나타낼 수 있어, 전기영동 입자를 포함하는 전기영동 디스플레이의 제조에 관한 산업 분야에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전기영동 입자의 단면을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 전기영동 입자의 단면을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 제조예에 따른 전기영동 입자의 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 전기영동 디스플레이를 제작하는 공정을 간략히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예(실시예 1)에 따른 전기영동 디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예(실시예 2)에 따른 전기영동 디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 비교예(비교예 1)에 따른 전기영동 디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 일 실시예(각각 실시예 1 및 실시예 2)에 따른 전기영동 디스플레이의 쌍안정성 측정 값을 나타낸 그래프이다.
도 10 및 도 11는 종래의 전기영동 디스플레이의 쌍안정성 측정 값을 나타낸 그래프이다.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.

< 제조예 : 전기영동 입자의 준비>

제조예 1 : 용융 축합에 의한 무정형 폴리에스테르의 제조

후술하는 용융 축합에 의해 양이온적으로 염색 가능한 폴리에스테르를 제조하였다. 패들(paddle) 타입의 교반기와 20cm의 분별 증류 칼럼이 장착된 10리터의 유리반응기에 디메틸 테레프탈레이트(941g, 4.85몰), 디메틸 이소프탈레이트(970g, 5몰), 트리멜리틱 안하이드리드(Trimellitic anhydride)(28.8g, 0.15몰), 1,2-프로필렌 글리콜(1520g, 20몰)을 충진했다. 그리고 에스테르 교환 촉매로서 1.4g의 티타늄 데트라-이소프로폭사이드와 5.0g의 IGANOX 1010(New Jersey주 East Hanover에 소재하는 Clariant Corporation에서 시판하고 있음)을 첨가하였다. 반응물들은 상온에서 충진 되었으며 아르곤 가스로 약 1시간 정도 정화하였다. 그리고 나서 균일한 용융물을 만들기 위해, 상기 반응 혼합물을 50rpm으로 교반하면서 150℃로 가열하였다. 이어서 반응 혼합물에 아르곤 가스를 흘려주면서 5시간 동안 150℃ 내지 200℃로 가열하고, 약 340ml의 증류액이 나올 때까지 200℃로 유지시켰다.

이후, 반응 혼합물을 천천히 30분 동안 210℃가 되도록 가열한 후, 210℃에서 1시간 동안 50rpm으로 교반하였다. 이후, 교반 속도를 20rpm으로 낮추고 반응기를 0.5torr의 진공상태에서 1시간 가량 방치 하였다. 이어서 아르곤 가스를 사용하여 진공을 해제하고 반응물을 약 150℃정도 냉각 시켰다. 이후, 반응물을 유리판에 부은 후 상온까지 냉각 시켰다. 약 1995g의 폴리에스테르 수지를 얻었다.

이렇게 제조된 폴리에스테르 수지의 유리 전이 온도는 65℃, 산가(KOH가)는 4, 수 평균 분자량은 11600이었으며, 중량 평균분자량은 24200, 중합분산도(polydispersity)는 2.09였다. 분자량은 폴리스티렌을 표준분자량으로 하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 것이다.

제조예 2 : 용융 축합에 의한 양이온성 폴리에스테르의 제조

후술하는 용융 축합에 의해 양이온적으로 염색 가능한 폴리에스테르를 제조하였다. 패들(paddle) 타입의 교반기와 20cm의 분별 증류 칼럼이 장착된 10리터의 유리반응기에 디메틸 테레프탈레이트(941g, 4.85몰), 디메틸 이소프탈레이트(970g, 5몰), 디메틸 5-술포이소프탈레이트의 나트륨염(44.4g, 0.15몰), 1,2-프로필렌 글리콜(1520g, 20몰)을 충진했다. 그리고, 에스테르 교환 촉매로서 1.4g의 티타늄 데트라-이소프로폭사이드와 5.0g의 IGANOX 1010(New Jersey주 East Hanover에 소재하는 Clariant Corporation에서 시판하고 있음)을 첨가하였다. 반응물들은 상온에서 충진 되었으며, 아르곤 가스로 약 1시간 정도 정화하였다. 그리고 나서 균일한 용융물을 만들기 위해, 상기 반응 혼합물을 50rpm으로 교반하면서 150℃로 가열하였다. 이어서 반응 혼합물에 아르곤 가스를 흘려주면서 4시간 동안 150℃ 내지 200℃로 가열하고, 약 340ml의 증류액이 나올 때까지 200℃로 유지시켰다.

이후, 반응 혼합물을 천천히 30분 동안 210℃가 되도록 가열한 후, 210℃에서 1시간 동안 50rpm으로 교반하였다. 이후, 교반 속도를 20rpm으로 낮추고 반응기를 0.5torr의 진공상태에서 1시간 가량 방치 하였다. 이어서 아르곤 가스를 사용하여 진공을 해제하고 반응물을 약 150℃정도 냉각 시켰다. 이후, 반응물을 유리판에 부은 후 상온까지 냉각 시켰다. 약 2050g의 폴리에스테르 수지를 얻었다.

이렇게 제조된 폴리에스테르 수지의 유리 전이 온도는 65℃, 산가(KOH가)는 8, 수 평균 분자량은 5500이었으며, 중량 평균분자량은 11200, 중합분산도(polydispersity)는 1.2였다. 분자량은 폴리스티렌을 표준분자량으로 하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 것이다.

제조예 3 : 무정형 폴리에스테르에 부쇄를 공유결합시킨 공중합체의 제조

폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide) (수평균분자량 2300g/mol) 100g과 숙신 무수물(succinic anhydride) 10g, 촉매로 트리에틸아민(Triethylamine) 5ml를 에틸렌 클로라이드(Ethylene chloride) 250ml상에서 70℃에서 200rpm으로 교반시키면서 5시간 동안 진행하였으며, 반응진행은 TLC(thin layer chromatography)로 확인하였다. 반응 종료후 -4℃로 천천히 온도를 하강시키고 4시간 동안 10rpm으로 교반시키면서 미반응 숙신 무수물(succinic anhydride)을 여과를 통하여 제거하고, 증류수를 이용하여 촉매를 제거하였다. 에틸렌 클로라이드(Ethylene chloride) 용액에 마그네슘설페이트를 이용하여 포화된 증류수를 제거한 후 감압증류를 통하여 에틸렌 클로라이드(Ethylene chloride)를 제거하여 유도체 98g을 얻었다. 유도체의 구조는 NMR 400Hz를 이용하여 확인하였다.

상기의 유도체와 제조예 1에 의하여 제조된 무정형 폴리에스테르의 말단 알코올 관능기를 Dicyclohexylcarbodiimide(DCC)를 이용하여 에스테르화 반응을 다음과 같이 진행하였다. 무정형 폴리에스테르 100g, 유도체 45g, 트리에틸아민(Triethylamine) 2ml을 메틸렌 클로라이드(methylene chloride) 200ml에 용해시킨 후 30℃를 유지하면서 DCC 4.5g을 첨가하여 2시간 동안 반응을 진행하였다. 대략적인 반응의 진행은 육안으로 관찰되는 디사이클로헥실우레아(dicyclohexylurea)의 석출로 확인하였고, 전체적인 반응진행은 TLC를 통하여 확인하였다. 반응 종료 후 -4℃로 천천히 온도를 하강시키고 4시간 동안 10rpm으로 교반시키면서 디사이클로헥실우레아(dicyclohexylurea)의 석출을 유도하고 여과를 통하여 제거하고, 여과액을 n-hexane 1L에 첨가하여 폴리에스테르와 폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide) 결합체의 침전을 유도하였으며, 미반응 폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide) 유도체는 n-hexane에 용해되어 여과를 통하여 제거하였다.

이렇게 제조된 폴리에스테르 폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide)의 공중합체의 산가(KOH가)는 반응전의 폴리에스테르와 같은 8로 나타났으며, 상기 공중합체의 수 평균 분자량은 13800이었으며, 중량 평균분자량은 28400 으로 측정되었다. 분자량은 폴리스티렌을 표준분자량으로 하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정되었다.

제조예 4 : 양이온성 폴리에스테르에 부쇄를 공유결합시킨 공중합체의 제조

폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide) (수평균분자량 2300g/mol) 100g과 숙신 무수물(succinic anhydride) 10g, 촉매로 트리에틸아민(Triethylamine) 5ml를 에틸렌 클로라이드(Ethylene chloride) 250ml상에서 70℃에서 200rpm으로 교반시키면서 5시간 동안 진행하였으며, 반응진행은 TLC(thin layer chromatography)로 확인하였다. 반응 종료 후 -4℃로 천천히 온도를 하강시키고 4시간 동안 10rpm으로 교반시키면서 미반응 숙신 무수물(succinic anhydride)을 여과를 통하여 제거하고, 증류수를 이용하여 촉매를 제거하였다. 에틸렌 클로라이드(Ethylene chloride) 용액에 마그네슘 설페이트를 이용하여 포화된 증류수를 제거한 후 감압증류를 통하여 에틸렌 클로라이드(Ethylene chloride)를 제거하여 유도체 98g을 얻었다. 유도체의 구조는 NMR 400Hz를 이용하여 확인하였다.

상기의 유도체와 제조예 2에 의해 제조된 양이온성 폴리에스테르의 말단 알코올 관능기를 Dicyclohexylcarbodiimide(DCC)를 이용하여 에스테르화 반응을 다음과 같이 진행하였다. 양이온성 폴리에스테르 100g, 유도체 90g, 트리에틸아민(Triethylamine) 2ml을 메틸렌 클로라이드(methylene chloride) 200ml에 용해시킨 후 30℃를 유지하면서 DCC 9g을 첨가하여 2시간 동안 반응을 진행하였다. 반응의 진행은 육안으로 관찰되는 디사이클로헥실우레아(dicyclohexylurea)의 석출로 확인하였으며, 전체적인 반응진행은 TLC를 통하여 확인하였다. 반응 종료 후 -4℃로 천천히 온도를 하강시키고 4시간 동안 10rpm으로 교반시키면서 디사이클로헥실우레아(dicyclohexylurea)의 석출을 유도한 후, 여과를 통하여 제거하고, 여과액을 n-hexane 1L에 첨가하여 폴리에스테르와 폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide) 결합체의 침전을 유도하였으며, n-hexane에 용해된 미반응 Polyisobutylene succinimide 유도체는 여과를 통하여 제거하였다.

이렇게 제조된 폴리에스테르 폴리이소부틸렌 숙신이미드(Polyisobutylene succinimide)의 공중합체의 산가(KOH가)는 반응전의 폴리에스테르와 같은 8로 나타났으며, 이 폴리에스테르수지의 수 평균 분자량은 6500, 중량 평균분자량은 16200 으로 측정되었다. 분자량은 폴리스티렌을 표준분자량으로 하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정되었다.

제조예 5 : 전기영동 입자의 제조

제조예 1에서 제조된 무정형 폴리에스테르 1.0g과 제조예 3에서 제조된 무정형 폴리에스테르 공중합체 0.60g을 제 1 유기 용매인 메틸에틸케톤(Methylethylketone) 20ml에 용해한 후, 카본블랙(Carbon Black) 0.40g과 비드밀(beadsmill)을 이용하여 카본블랙의 부피평균 입경이 70nm 내지 400nm 이 되도록 상온에서 분산을 진행하였다. 바람직하게는 상기 카본블랙의 부피평균입경이 100nm 내지 250nm이 될 때까지 진행하였다. (분산액1)

분산액1에 전하조절제(Charge control agent)로 Bontron N07(orient corporation)0.40g를 첨가하여 용해하였다.(분산액2)

상기 분산액 2에 제 1 유기 용매인 메틸에틸케톤(Methylethylketone) 20ml를 첨가하여 희석하였다. 현미경이나 육안으로 관찰되지는 않으나 미량의 고분자 회합을 유도하였다.(분산액3) 이와 같이 제조된 분산액3 45ml을 제 2 유기 용매인 n-hexane 100ml가 첨가되어 100rpm으로 교반 중인 반응기에 100ml/min으로 첨가하였다.(반응액 1)

상기의 혼합액에 전기절연유인 Isopar G(비중 0.75) 또는 Isopar M 과 halocarbon oil 1.8(비중 1.8)을 혼합하여 비중을 1.35로 혼합한 후 혼합액을 상기 반응액 1에 6ml를 첨가하고, 40℃에서 감압증류하여 제 1 유기 용매와 제2 유기 용매를 제거하여 상대적으로 양전하를 띄는 전기영동 입자(제조예 5)를 포함한 블랙 잉크 8ml를 제조하였으며, 농도 측정결과 0.277g/ml로 나타났다.

한편, 메틸에틸케톤(Methylethylketone) 대신 하기 표1에 나타난 제 1 유기용매, n-hexane 대신 하기 표 1에 나타난 제 2 유기용매를 사용한 점만 다르고, 상술한 제조예 5에서와 같은 재료 및 공정을 통하여, 제조예 6 내지 10의 전기영동 입자를 포함한 잉크를 제조하였으며, 제조된 전기영동 입자의 부피 입도 분포는 Malvern Zetasizer Nano ZS를 이용하여 측정하였다.

No.	제 1 유기 용매	제 2 유기 용매	입도분포(nm)
			D10	D50	D90
제조예 5	MEK1	n-Hexane	361	582	897
제조예 6	MEK	Isopar G	410	641	885
제조예 7	MEK	Halocarbon oil 0.8	761	1197	1490
제조예 8	Toluene	n-Hexane	147	310	487
제조예 9	THF2	n-Hexane	255	447	683
제조예 10	MC3	n-Hexane	318	612	907

(주) 1: Methylethylketone, 2: Tetrahydrofuran, 3: Methylene chloride

제조예 11 : 색재(colorant)를 달리한 전기영동 입자의 제조

제조예 5에 사용된 색재인 카본 블랙(carbon black)을 대신하여, 색재로 백색안료인 R104 (Dupont사) 0.8g, 전하조절제로 Bontron E88 0.2g을 사용하여 제조하였으며, 부피 입도 분포는 Malvern Zetasizer Nano ZS를 이용하여 측정하였다. 측정결과 입도분포는 D10=194nm, D50=297nm, D90=478nm로 나타났다.

제조예 12 및 13: 계면활성제를 이용한 전기영동 입자의 제조

제조예 3의 공중합체 1.0g, 제조예 4의 공중합체 0.6g을 제 1 유기 용매인 메틸에틸케톤(Methylethylketone) 20ml에 용해한 후, 색재로 카본블랙(Carbon Black) 0.40g을 첨가한 후, 0.6mm 지르코니아 볼을 이용하여 비드밀(beadsmill) 또는 볼 밀(ballmill) 법으로, 상온에서 분산을 진행하였다. 카본블랙의 부피평균 입경이 70nm 내지 400nm이 되도록 분산을 진행하였으며, 바람직하게는 100nm 내지 250nm이 될 때까지 분산하였다.(분산액1)

분산액 1에 전하조절제(Charge control agent)로 Bontron N07(orient corporation)0.40g를 첨가하여 용해하였다.(분산액2)

상기 분산액 2에 제1 유기 용매인 메틸에틸케톤(Methylethylketone) 20ml를 첨가하여 희석한 후, 계면활성제로 헥사데실 트리메틸 암모늄 브로파이드(hexadecyl trimethyl ammonium bromide) 0.2g을 첨가하였다. 현미경이나 육안으로 관찰되지는 않으나 미량의 고분자 회합을 유도하였다.(분산액3) 이와 같이 제조된 분산액3 45ml을 100ml의 n-hexane이 100rpm으로 교반 중인 반응기에 100ml/min으로 첨가하였다.(반응액 1)

상기의 혼합액에서 전기절연유인 Isopar G(비중 0.75) 또는 Isopar M 과 halocarbon oil 1.8(비중 1.8)을 혼합하여 비중을 1.35로 혼합한 후 혼합액을 상기 반응액 1에 6ml를 첨가하고, 40℃에서 감압증류하여 제 1 유기 용매와 제 2 유기 용매를 제거하여 상대적으로 양전하를 띄는 전기영동 입자(제조예 12)를 포함한 블랙 잉크 8ml를 제조하였으며, 농도 측정결과 0.269g/ml로 나타났으며, 부피 평균 입경은 543nm로 나타났다.

한편, 색재를 산화티탄 R104 0.8g, 전하조절제 E-88 0.2g으로 하여 제조한 점을 제외하고는 상기 제조예 12와 동일한 공정을 통하여 상대적으로 음전하를 띄는 전기영동 입자(제조예 13)를 포함한 백색 잉크 8ml를 제조하였으며, 농도 측정결과 0.325g/ml로 나타났으며, 부피 평균 입경은 381nm로 나타났다. 부피 입도 분포는 Malvern Zetasizer Nano ZS를 이용하여 측정하였다.

<실시예> 제조예에 따른 전기영동 입자를 포함한 전기영동 디스플레이 제조

실시예 1

ITO 투명 전극이 코팅되어 있는 유리에 KORON KS-8700 DFR(감광성필름)을 이용하여 lamination, exposure, development 공정을 통하여 격벽을 형성하고, 제조예 5의 상대적으로 양전하를 띄는 전기영동 입자를 포함한 블랙 잉크와 제조예 11의 상대적으로 음전하를 띄는 전기영동 입자를 포함한 백색 잉크를 1:10의 부피비로 혼합한 후 격벽에 주입하고, ITO 투명 전극이 코팅되어 있는 유리로 덮고 UV접착제(DHUV-7301, Glue-Tech adhesive)를 이용하여 외부를 봉합하였다.

전기영동 입자를 포함한 잉크로 전기영동 패널을 제조하는 공정을 간단히 도 4에 도시하였다.

상기와 같이 전기영동패널을 제조하고, 전기영동디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 대조비(콘트라스트)를 휘도 측정 장비(SpectraDuo PR-680)를 이용하여 측정하였다. 이러한 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1에 따른 전기영동 디스플레이는 백색 최대반사율 약 36%, 흑색 최소반사율 5%를 나타내며, 대조비는 약 7:1 정도로, 기존의 상용하는 전자책 제품과 비교하여 동등 이상의 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있었다.

실시예 2

실시예 1과 같이 격벽을 형성하고, 제조예 12의 양전하를 띄는 전기영동 입자를 포함한 블랙 잉크와 상대적으로 음전하를 띄는 제조예 13의 전기영동 입자를 포함한 백색 잉크를 1:10의 부피비로 혼합한 후 격벽에 주입하고, ITO 투명 전극이 코팅되어 있는 유리로 덮고 UV접착제(DHUV-7301, Glue-Tech adhesive)를 이용하여 외부를 봉합하였다.

상기와 같이 전기영동패널을 제조하고, 전기영동디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 대조비(콘트라스트)를 휘도 측정 장비(SpectraDuo PR-680)를 이용하여 측정하였다. 이러한 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정 결과를 하기 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타난 바와 같이, 실시예 2에 따른 전기영동 디스플레이는 백색 최대반사율 약 45%, 흑색 최소반사율 약 4.5%을 나타내며, 이때 대조비는 약 10:1 정도를 나타냄에 따라 기존의 전자책 제품과 비교하여 동등 이상의 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 실시예 2에 따른 전기영동 디스플레이의 쌍안정 실험결과(도 9)에서도, 안정적인 쌍안정성 결과를 나타냄을 확인하였다.

< 비교예 > 종래의 전기영동 입자를 포함한 전기영동 디스플레이의 준비

비교예 1

Sipix사의 전기영동 디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 대조비(콘트라스트)를 휘도 측정 장비(SpectraDuo PR-680)를 이용하여 측정하였다. 이러한 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정 결과를 하기 도 7에 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 따른 전기영동 디스플레이는 백색 최대반사도가 약 26%이며, 흑색의 최소반사도는 약 4%정도로 나타났으며, 대조비는 약 6.5:1 정도인 것을 확인하였다.

비교예 2

E-ink사의 전기영동표시부가 포함되어 있는 Amazon사의 전자책 kindle 2의 흑색 표시부와 백색 표시부의 반사율 및 대조비(콘트라스트)를 휘도 측정 장비(SpectraDuo PR-680)를 이용하여 측정하였다. 흑색 반사율은 4.8~6.2%, 백색 반사율은 41.1~44.2%로 나타났으며, 대조비는 약 7:1 정도인 것을 확인하였다.

<실험예>

상술한 제조예에 따른 전기영동 입자의 물성 및 상술한 실시예 및 비교예들에 따른 전기영동 디스플레이의 성능을 하기와 같은 방법으로 테스트 하였다.

1. 제조예들에 따른 입자의 물성 측정

1) 전기영동 입자의 이미지 분석

FESEM 전계방사주사전자현미경(JSM 890, JEOL LTD)을 이용하여 나노입자 모양을 관찰하였다. 대표적으로 제조예 12에 따른 전기영동 입자의 FESEM 이미지를 도 3에 나타내었다.

2) 전기영동 입자의 입경 및 입경 분포도 측정

전기영동 입자를 분산매로 Isopar G에 0.01g/ml의 농도로 분산한 후, 25℃에서 Zetasizer Nano ZS(Malvern사)를 이용하여 부피입도 분포를 측정하였다. Zetasizer Nano ZS를 사용함에 있어서 전기영동 입자와 Isopar G의 reflective index 입력하고, 측정각도는 173°Backscatter으로 설정하여 측정하였다.

2. 실시예들에 따른 전기영동 디스플레이의 물성 측정

1) 전압별 반사율 측정

암실내부에 휘도 측정 장비(SpectraDuo PR-680), 광원(Halogen lamp), 시료 거치대가 이루는 각도를 45도로 유지된 상태에서, 표준 백색 반사판(SRS-3, Photo Research 사)의 반사율을 100%로 reference를 설정한 후 측정 시료에 파워공급기(EEC-P640, 이엘피사)로 전압을 인가하면서 각 전압에서의 표준 백색 반사판 대비 반사율 및 색좌표를 측정하였다.

2) 쌍안정성 ( bistability ) 측정

파워공급기(EEC-P640, 이엘피사)를 이용하여 -10V를 500ms동안 인가하여 블랙 state로 전환하고 파워공급을 중단시키고 시간에 따른 반사율을 측정함으로 블랙 state의 쌍안정성을 측정하였으며, +10V를 500ms동안 전압을 인가하여 백색 state로 전환하고 파워공급을 중단시키고 시간에 따른 반사율을 측정함으로써 백색 state의 쌍안정성을 측정하였다.

실시예 1 및 실시예 2에 따른 전기영동 디스플레이의 쌍안정성을 측정한 것을 각각 도 8 및 도 9에 나타내었다. 한편, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기영동 디스플레이의 쌍안정성을 측정한 것을 각각 도 10 및 도 11에 나타내었다.

상술한 실시예 및 비교예들에 따른 전기영동 디스플레이의 전압에 따른 반사율 및 콘트라스트의 측정결과를 보면 알 수 있는 바와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 전기영동 디스플레이는, 최대백색반사도에 있어서 약 45% 수준을 나타내는 반면 비교예에 따른 전기영동 디스플레이는 최대 백색반사도에 있어서 약 26%수준으로 낮게 나타났다. 이로부터, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 디스플레이는 디스플레이 시인성에 있어서 우수함을 나타낼 것으로 보이며, 특히 칼라필터를 이용한 색구현 및 색재현성이 매우 뛰어날 것으로 기대할 수 있다.

또한, 도 8 내지 도 11에 나타난 바와 같이, 본원의 실시예에 따른 전기영동 디스플레이는 비교예와 비교하여 동응 이상의 쌍안정성을 나타냄을 확인하였다.

100: 전기영동 입자
16 : 이온결합기
18 : 부쇄
19 : 고분자 주쇄
20 : 색재
30 : 전하조절제
40 : 계면활성제
50 : 입체장해 경계

Claims (24)

1. 고분자 주쇄와 상기 고분자 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자의 형상을 갖는 바인더 수지;
   상기 바인더 수지의 내부에 분산되어 있는 색재; 및
   상기 바인더 수지의 내부에 분산되어 있는 전하조절제를 포함하고,
   상기 부쇄의 적어도 일부는 상기 전하 조절제보다 상기 바인더 수지의 외부로 돌출되어 상기 전하 조절제를 덮는 입체 장해 경계를 제공하는 전기영동 입자.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바인더 수지는 상기 고분자 주쇄와 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기를 더 포함하는 전기영동 입자.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제를 더 포함하고, 상기 계면활성제의 적어도 일부는 상기 입자의 표면으로 노출되어 있는 전기영동 입자.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 바인더 수지는 복수의 고분자 주쇄를 포함하고, 상기 복수의 고분자 주쇄 중 적어도 하나 이상은 이온 결합기와 공유 결합되고, 상기 복수의 고분자 주쇄가 상기 입자의 형상을 갖는 전기영동 입자.
5. 전기영동 입자에 있어서,
   고분자 주쇄, 및 상기 고분자 주쇄와 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자의 형상을 갖는 바인더 수지;
   상기 바인더 수지의 내부에 분산되어 있는 색재;
   상기 바인더 수지의 내부에 분산되어 있는 전하조절제; 및
   상기 이온결합기에 이차 결합된 계면활성제를 포함하고,
   상기 계면활성제의 적어도 일부는 상기 전하 조절제보다 상기 바인더 수지의 외부로 돌출되어 상기 전하 조절제를 덮는 입체 장해 경계를 제공하는 전기영동 입자.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 계면활성제는 아민염 및 알킬 암모늄로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 양이온성 계면활성제; a-올레핀 술폰산염, 알킬 황산 에스테르 염, 알킬 에테르 황산염 및 알킬 술폰산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 음이온성 계면활성제; 또는 폴리이소부틸렌 숙신이미드(polyisobutylene succinimide) 및 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(polyoxyethylene lauryl ether)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비이온성 계면활성제인 전기영동 입자.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 주쇄는 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 및 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 반복단위를 포함하고,
    상기 부쇄는 이소부틸렌(isobutylene), 헥실메타크릴레이트(hexylmethacryalte), 라우릴메타크릴레이트(laurylmethacrylate), 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate) 및 스티렌(styrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 반복단위를 포함하는 전기영동 입자.
12. 제 2 항에 있어서,
    상기 이온결합기는 카르복시기, 술폰산기, 인산기, 술페이트기, 술포네이트기의 산기(acid group); 아민기, 암모늄기, 이민기의 염기기(base group)의 군; 및 술폰산나트륨염, 술폰산칼륨염, 인산나트륨염, 인산칼륨염, 아민염의 염(salt)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 작용기인 전기영동 입자.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 색재는 블루안료, 레드안료, 녹색안료, 시안안료, 마젠타 안료, 옐로우 안료, 블랙안료, 백색 안료의 안료; 및 양이온성 염료, 음이온성 염료, 분산염료의 염료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 전기영동입자.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전하조절제는 양전하조절제, 음전하조절제 또는 이들의 혼합물인 전기영동 입자.
15. 제 3 항에 있어서,
    상기 계면활성제는 아민염 및 알킬 암모늄로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 양이온성 계면활성제; a-올레핀 술폰산염, 알킬 황산 에스테르 염, 알킬 에테르 황산염 및 알킬 술폰산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 음이온성 계면활성제; 또는 폴리이소부틸렌 숙신이미드(polyisobutylene succinimide) 및 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(polyoxyethylene lauryl ether)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비이온성 계면활성제인 전기영동 입자.
16. 제 1 항에 있어서, 부피평균 입경이 50nm 내지 3000nm 인 전기영동 입자.
17. 전기영동 입자에 있어서,
    고분자 주쇄, 상기 고분자 주쇄에 공유 결합된 하나 이상의 부쇄, 및 상기 고분자 주쇄와 공유 결합된 하나 이상의 이온결합기를 포함하고, 상기 고분자 주쇄가 입자의 형상을 갖는 바인더 수지; 및
    상기 이온결합기에 이차 결합되어 상기 바인더 수지로부터 돌출된 계면활성제를 포함하고,
    상기 부쇄의 적어도 일부는 상기 바인더 수지로부터 돌출되고,
    상기 계면활성제 및 상기 부쇄 중 어느 하나 또는 이들의 조합은 상기 전기영동 입자 1 몰당 수평균분자량 500g 내지 10,000g 만큼 상기 입자의 표면으로 노출되어 있는 전기영동 입자.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 고분자 주쇄는 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 및 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 반복단위를 포함하고,
    상기 부쇄는 이소부틸렌(isobutylene), 헥실메타크릴레이트(hexylmethacryalte), 라우릴메타크릴레이트(laurylmethacrylate), 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate) 및 스티렌(styrene)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 반복단위를 포함하는 전기영동 입자.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 이온결합기는 카르복시기, 술폰산기, 인산기, 술페이트기, 술포네이트기의 산기(acid group); 아민기, 암모늄기, 이민기의 염기기(base group)의 군; 및 술폰산나트륨염, 술폰산칼륨염, 인산나트륨염, 인산칼륨염, 아민염의 염(salt)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 작용기인 전기영동 입자.
20. 절연매체(dielectric fluid)에 분산된 상기 제 1 항 내지 제6항 및 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 전기영동 입자를 하나 이상 포함하는 전기영동 매체.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 절연매체에 분산된 상기 전기영동 입자를 수용하는 캡슐을 추가로 포함하는 전기영동 매체.
22. 제 20 항에 있어서,
    상기 절연매체는 지방족 탄화수소이거나, 할로겐화 탄화수소 및 지방족 탄화수소의 혼합액인 전기영동 매체.
23. 적어도 하나의 투명 전극을 포함하는 한 쌍의 전극과, 상기 전극 사이에 제 20 항에 따른 전기영동 매체를 포함하는 전기영동 디스플레이.
24. 제 23 항에 있어서, 휴대용 컴퓨터, 전자북, 휴대폰, 스마트 카드, 광고 표시판 또는 시계의 표시 장치에 사용되는 전기영동 디스플레이.

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