KR101987567B1 - 위조 방지 응용을 위한 전기영동 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일정 기간 내에 영구적 오작동을 제어할 수 있는 전기영동 디스플레이 필름에 관한 것이다. 그것은 위조 방지 목적을 위해 전기영동 필름을 활용하는 명쾌한 방법을 제공한다. 개념은 필름 내의 전기영동 유체에서의 용매가 약한 배리어 층(들)을 통해 증발할 수 있도록 필름으로부터 강한 배리어 층(들)을 제거하는 것을 수반하며, 그리고 일정한 기간 내에, 디스플레이 필름의 성능은 상당히 저하될 것이며 그 필름은 재사용될 수 없다.

Description

위조 방지 응용을 위한 전기영동 디스플레이{ELECTROPHORETIC DISPLAY FILM FOR ANTI-COUNTERFEIT APPLICATION}
본 출원은 위조 방지 응용에 이용될 수 있는 모듈 내의 전기영동 디스플레이 필름에 관한 것이다.
전기영동 디스플레이 (EFD) 는 유전 용매에 분산된 하전 안료 입자들에 영향을 미치는 전기영동 현상에 기초한 비발광 디바이스이다. EPD는 일반적으로 한쌍의 이격된 판상 전극을 포함한다. 전극판들 중 적어도 하나는, 일반적으로 관찰측에서는 투명하다. 유전 용매와 그 내부에 분산된 하전 안료 입자로 이루어지는 전기영동 유체는 두 개의 전극판 사이에 둘러싸인다. 전기영동 유체는 용매에 분산된 하전 안료 입자들을 1 종류, 2 종류 또는 다수 종류로 가질 수도 있다.
바람직하게 제품과 연관된 변조 없는 (tamper-free) 위조 방지 모듈은 오로지 일회용이다. 따라서 전기영동 디스플레이 필름이 이러한 모듈 안에 통합되는 경우, 그 필름은 제품 패키지가 개봉된 이후 동작하지 않게 되는 것이 바람직하다. 접근법들 중 하나는 모듈내 필름을 물리적으로 손상시키는 것이다. 그러나, 이 접근법은 패키지가 개봉되는 경우 전기영동 유체의 누출을 야기시킬 것이고, 이것은 불쾌하며 환경 문제가 된다.
본 발명의 일 양태는 전기영동 디스플레이 필름을 포함하는 모듈에 관한 것이고, 그 필름은
i) 격벽들, 마이크로셀 하부층, 및 용매에 분산된 하전 안료 입자들을 포함하는 전기영동 유체로 채워지는 마이크로셀들을 갖는 마이크로셀 층을 포함하고, 그리고 마이크로셀 층은 제 1 적층체의 층들과 제 2 적층체의 층들 사이에 끼워지며; 그리고
ii) 용매가 증발할 수 있도록 하나 이상의 강한 배리어층들이 제거된 이후, 3 미만의 콘트라스트 비를 나타낸다.
하나의 실시형태에서, 콘트라스트 비의 저하는 24 시간 이내에 일어난다. 하나의 실시형태에서, 유체에서의 용매는 탄화수소 용매이다. 또 따른 실시형태에서, 용매는 불소화된 용매이다. 하나의 실시형태에서, 마이크로셀 층은 약한 (weak) 배리어층이다. 또 다른 실시형태에서, 마이크로셀 층은 강한 (strong) 배리어층이다.
본 발명의 또 다른 양태는:
a) 전기영동 디스플레이 필름을 포함하는 모듈을 제공하는 단계로서,
i) 필름은 격벽들, 마이크로셀 하부층, 및 용매에 분산된 하전 안료 입자들을 포함하는 전기영동 유체로 채워지는 마이크로셀들을 갖는 마이크로셀 층을 포함하고, 그리고 마이크로셀 층은 제 1 적층체의 층들과 제 2 적층체의 층들 사이에 끼워지며;
ii) 마이크로셀 층은 약한 배리어층이고;
iii) 제 1 적층체의 층들에서의 층들 중 적어도 하나는 강한 배리어층이며; 그리고
iv) 제 2 적층체의 층들에서의 층들 중 적어도 하나는 강한 배리어층인,
상기 전기영동 디스플레이 필름을 포함하는 모듈을 제공하는 단계, 및
b) 제 1 적층체의 층들로부터 하나 이상의 층들을 제거하거나 또는 제 2 적층체의 층들로부터 하나 이상의 층들을 제거하거나, 또는 양자를 행하여, 용매가 디스플레이 필름으로부터 증발할 수 있도록 적층체에 약한 배리어층들만을 남겨두는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
하나의 실시형태에서, 제 1 적층체의 층들은 밀봉층, 접작체층, 제 1 전극층 및 선택적으로 제 1 보호층을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 제 2 적층체의 층들은 프라이머층, 제 2 전극층, 기판층 및 선택적으로 제 2 보호층을 포함한다.
하나의 실시형태에서, 유체에서의 용매는 탄화수소 용매이다. 이 경우, 약한 배리어층은 탄화수소 용매의 극성과 유사한 극성을 갖는 한편, 강한 배리어층은 탄화수소 용매의 극성과 상이한 극성을 갖는다. 하나의 실시형태에서, 약한 배리어층은 소수성 재료로 제조되거나 또는 상당량의 소수성 관능기들 또는 연결기들을 포함하는 반면, 강한 배리어층은 친수성 재료로 제조되거나 또는 상당량의 친수성 관능기들 또는 연결기들을 포함한다.
용매가 탄화수소 용매인 경우, 강한 배리어층은 수용성 폴리머로 형성될 수도 있고, 약한 배리어층은 폴리우레탄들, 아크릴레이트 폴리머들 및 에폭시 수지들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성된다.
하나의 실시형태에서, 유체에서의 용매는 불소화된 용매이다. 이 경우, 강한 배리어층은 비불소화된 열가소성 또는 열경화성 전구체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성될 수도 있고, 약한 배리어층은 불소화된 폴리머들 및 그 전구체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성된다.
하나의 실시형태에서, 강한 배리어층으로서의 전극층은 인듐 주석 산화물, 알루미늄 도핑된 아연 산화물 및 인듐 도핑된 카드뮴 산화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성된다. 약한 배리어층으로서의 전극층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리(스티렌술포네이트) (PEDOT:PSS), 탄소 나노튜브 및 은 나노와이어로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성된다.
본 발명의 또 다른 양태는:
a) 전기영동 디스플레이 필름을 포함하는 모듈을 제공하는 단계로서,
i) 필름은 격벽들, 마이크로셀 하부층, 및 용매에 분산된 하전 안료 입자들을 포함하는 전기영동 유체로 채워지는 마이크로셀들을 갖는 마이크로셀 층을 포함하고, 그리고 마이크로셀 층은 제 1 적층체의 층들과 제 2 적층체의 층들 사이에 끼워지며;
ii) 마이크로셀 층은 강한 배리어층이고; 그리고
iii) 제 1 적층체의 층들은 적어도 하나의 강한 배리어층과, 약한 배리어층인 밀봉층을 포함하는,
상기 전기영동 디스플레이 필름을 포함하는 모듈을 제공하는 단계; 및
b) 제 1 적층체의 층들에서 층들을 제거하여, 밀봉층과, 또한 약한 배리어층이어서 용매가 디스플레이 필름으로부터 증발할 수 있도록 하는, 밀봉층 옆에 있는 임의의 층을 남겨두는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 전기영동 디스플레이 필름을 포함하는 모듈에 관한 것이고, 그 필름은
a) 마이크로캡슐의 각각이 용매에 분산된 하전 안료 입자들을 포함하는 전기영동 유체로 채워지고, 유체가 약한 배리어층인 벽에 의해 둘러싸이는, 마이크로캡슐들을 갖는 마이크로캡슐층을 포함하고,
b) 마이크로캡슐층의 각 측면에 하나 이상의 강한 배리어층들을 포함하고, 그리고
c) 용매가 증발할 수 있도록 상기 강한 배리어층들이 제거된 이후, 3 미만의 콘트라스트 비를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 전기영동 디스플레이 필름의 단면도를 도시한다.
본 발명은 일정 기간 내에 영구적 오작동을 제어할 수 있는 전기영동 디스플레이 필름에 관한 것이다. 그것은 위조 방지 목적을 위해 전기영동 필름을 활용하는 명쾌한 방법을 제공한다. 개념은 필름 내의 전기영동 유체에서의 용매가 약한 배리어 층(들)을 통해 증발할 수 있게 하여 필름으로부터 강한 배리어 층(들)을 제거하는 것을 수반하며, 그리고 일정한 기간 내에, 디스플레이 필름의 성능은 현저히 저하될 것이며 그 필름은 재사용될 수 없다. 디스플레이 필름에 대한 "현저히 저하"라는 용어는 3 미만에 도달된 필름의 콘트라스트 비로서 정의될 수도 있으며, 이것은 24 시간 내에 발생할 수도 있다.
강한 배리어 층의 제거는 또한 아래 섹션에서 "필름의 해체 또는 분리"로 지칭될 수 있다.
본 발명의 문맥에서, "강한 배리어 층"이라는 용어는 25℃ 및 50%RH에서의 1atm 아래 24시간 내에서 특정 두께를 갖는 1㎡의 영역에서 ≤ 0.1 g의 용매 투과 속도를 갖는 전기영동 디스플레이 필름에서의 층으로 정의되고, 그리고 "약한 배리어 층"이라는 용어 25℃ 및 50%RH에서의 1atm 아래 24시간 내에서 특정 두께를 갖는 1㎡의 영역에서 ≥ 1 g의 용매 투과 속도를 갖는 층으로 정의된다. 용매 투과 속도는 두께 의존적이다. 동일한 재료로 형성되는 층들의 경우, 층이 두꺼워질수록 투과 속도를 더 낮아진다.
단일 층 또는 적층체의 층들의 용매 투과 속도를 테스트하기 위해, 표준 투과 속도 시험 방법 ASTM F739을 이용할 수 있다. 통합된 전기영동 디스플레이의 경우, 투과 속도를 추정하기 위해 중량 감소를 추적할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전기영동 디스플레이 필름 (10) 의 일반 구조를 도시한다. 전기영동 디스플레이 필름은 용매 또는 용매 혼합물에 분산된 하전 안료 입자를 포함하는 전기영동 유체 (12) 로 채워진 복수의 마이크로셀들 (11) 을 포함한다. 마이크로셀 층은 벽 영역 (11a), 하부 영역 (11b) 및 마이크로셀들을 가지며, 이 모두는 전극층들 (15 및 18) 을 포함할 수도 있는 2개의 적층체의 층들 사이에 끼워진다. 밀봉층 (13), 및 상부 전극층 (18) 과 밀봉층 사이의 선택적 접착층 (17) 이 있다. 하부 전극층 (15) 은 일반적으로 기판층 (18) 에 적층된다. 또한, 하부 전극층 (15) 과 마이크로셀 층 사이에 유전체층 (14) 도 있을 수 있다.
일 실시형태에서, 용어 "마이크로셀"은 미국 특허 6,930,818호에 기재된 바와 같이 컵상의 마이크로 컨테이너를 포함한다. 이 용어는 또한 MICROCUP®을 포함한다.
선택적으로, 전면 보호층 (19) 및/또는 하부 보호층 (20) 이 있을 수도 있다. 보호층의 기능은 예를 들어 UV 조사, 높거나 낮은 습도, 표면 스크래치 및 충격으로부터 기계적 및 환경적 보호를 제공하는 것이다. 관찰측의 보호층은, 예를 들어, 표면에 반사 방지 기능을 추가하거나 디스플레이의 색 온도를 조정하는 것과 같은 광학 효과를 디스플레이에 제공할 수도 있다. 선택적으로, 감압성 접착제 (도시 생략) 가 디스플레이 상에 보호층들을 통합시키기 위해 사용된다.
유전체층 (14) 은 프라이머층일 수도 있다. 프라이머 층은 종종 마이크로셀들과 전극층 사이의 접착력을 조절하기 위해 전극층 상에 도장된다.
간결성을 위해, 층들 (13), (17), (18) 및 (19) 는 제 1 적층체의 층들로 지칭되기도 하고, 그리고 층들 (14), (15), (16) 및 (20) 은 제 2 적층체의 층들로 지칭되기도 한다.
이러한 디스플레이 필름은 미국 특허 제 6,930,818호에 기재된 공정들에 의해 제조될 수도 있으며, 그 내용은 그 전체가 참조로써 본원에 통합된다. 이 특허에 따르면, 마이크로셀들은 회분식 공정 또는 연속식 롤 투 롤 공정 중 하나에 의해 형성될 수도 있다. 마이크로셀들 형성용 조성물이 먼저 전극층 상에 코팅되고, 이후 마이크로엠보싱 또는 포토리소그래피 방법에 의한다. 바람직한 공정은 마이크로셀 조성물 위에 수금형 (male mold) 을 적용하여 마이크로셀들을 형성하는 것에 의한 마이크로엠보싱이다. 수금형은, 마이크로셀 조성물이 경화되는 동안 이형될 수도 있고 또는 그 이후에 이형될 수도 있다. 이후 마이크로셀들을 디스플레이 유체로 채운 다음, 마이크로셀들 내에 유체를 둘러싸기 위해 밀봉층을 형성한다.
상기 언급된 층들 중 임의의 층의 원하는 두께는 층의 기능에 의존할 것이다. 그 두께는 재료 선택에 부가되는 파라미터이며, 이것은 층의 배리어 특성을 조정하기 위해 이용될 수도 있다.
도 1에서, 마이크로셀 하부 (11b) 는 0.05 ㎛ ~ 20 ㎛ 범위의 두께를 가질 수도 있다. 프라이머층 (14) 의 두께는 0.05 ㎛ ~ 20 ㎛ 범위일 수도 있다. 밀봉층 (13) 의 두께는 보통 2 ㎛ ~ 40 ㎛ 범위이다. 접착제층 (17) 의 두께는 1 ㎛ ~ 40 ㎛ 범위일 수도 있다. 기판층 (예를 들어, 16) 의 두께는 4 ㎛ ~ 400 ㎛ 범위일 수도 있다. 보호층 (19 또는 20) 의 두께는 10 ㎛ ~ 400 ㎛ 범위일 수도 있다. 점착제의 두께는 보통 6 ㎛ ~ 200 ㎛ 범위이다.
지칭되는 임의의 층들의 배리어 특성 (강함 또는 약함) 은 그 위치 및 필름의 분리가 일어나는 장소에 의존할 것이다.
마이크로셀 벽 (11a) 및 마이크로셀 하부 (11b) 는 보통 약한 배리어층들이다. 이 경우, 필름의 분리 이전의 정상 작동 중에, 유체내 용매가 증발하는 것을 방지하기 위해, 층들 (13), (17), (18) 및 (19) 중 적어도 하나는 강한 배리어층이어야 하고 층들 (14), (15), (16) 및 (20) 중 적어도 하나도 강한 배리어층이어야 한다.
하지만, 이러한 필름이 위조 방지 모듈에 통합되는 경우, 그 목적은 일회 사용 이후, 필름을 분해하여 필름을 사용하지 않도록 하는 것이다. 필름의 분리가 층들 (11b) 과 (14) 사이에서 일어난다면, 층들 (11a) 및 (11b) 는 약한 배리어층이기 때문에, 유체내 용매가 층들 (11a) 및 (11b) 을 통해 증발하여 필름의 불량을 야기시킬 것이다. 분리가 층들 (14) 와 (15) 사이에서 일어난다면, 층 (14) 은, 층들 (11a), (11b) 및 (14) 를 통해 용매가 증발할 수 있도록 약한 배리어층이어야 한다. 분리가 (15) 와 (16) 사이에서 일어난다면, 양 층들 (14) 및 (15) 는, 층들 (11a), (11b), (14) 및 (15) 를 통해 용매가 증발할 수 있도록 약한 배리어층들이어야 한다. 마찬가지로, 분리가 층들 (16) 과 (20) 사이에서 일어난다면, 층들 (14), (15) 및 (16) 모두는 약한 배리어층들이어야 한다.
유사하게, 필름의 분리가 (13) 과 (17) 사이에서 일어난다면, 층 (13) 은, 층들 (11a), (11b) 및 (13) 을 통해 용매가 증발할 수 있도록 약한 배리어층이어야 한다. 분리가 (17) 과 (18) 사이에서 일어난다면, 양 층들 (13) 및 (17) 은 층들 (11a), (11b), (13) 및 (17) 을 통해 용매가 증발할 수 있도록 약한 배리어층들이어야 한다. 분리가 층들 (18) 과 (19) 사이에서 일어난다면, 층들 (13), (17) 및 (18) 은 약한 배리어층들이어야 한다.
또한 마이크로셀 격벽 (11a) 및 마이크로셀 하부층 (11b) 이 강한 배리어층들인 것도 가능하다. 이 경우, 밀봉층 (13) 은 약한 배리어층이어야 한다. 이후, 층 (13) 을 통해 용매가 증발할 수 있도록 필름의 분리가 (13) 과 (17) 사이에서 일어날 수도 있다. 분리가 층들 (13) 과 (17) 사이에서 일어나지 않는다면, 나머지 층(들)은 밀봉층 (13) 옆에 있어야 하고 또한 약한 배리어층들이어야 한다. 예를 들어, 분리가 층들 (17) 과 (18) 사이에서 일어난다면, 양 층들 (13) 및 (17) 은 약한 배리어층들이어야 한다.
약한 배리어층으로서 마이크로셀들을 형성하기에 적합한 조성물들은 이전에 개시되어 있다. 미국 특허 6,831,770호 및 6,930,818호에는, 마이크로셀들을 형성하기에 적합한 조성물이 열가소성, 열경화성이거나 또는 그 전구체를 포함할 수도 있음이 개시되어 있다. 열가소성 또는 열경화성 전구체의 예들은 다관능 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 다관능 비닐에테르, 다관능 에폭사이드 및 이들의 올리고머 또는 폴리머일 수도 있다. 우레탄 아크릴레이트 또는 폴리에스테르 아크릴레이트와 같은 가요성을 부여한 가교성 올리고머가 또한 첨가되어, 형성된 마이크로 셀의 내굴곡성을 향상시킬 수도 있다.
미국 특허 7,880,958호에는, 극성 올리고머성 또는 폴리머성 재료를 포함할 수도 있는 마이크로셀용 조성물이 기재되어 있다. 이와 같은 극성 올리고머성 또는 폴리머성 재료는, 니트로 (-NO2), 하이드록시 (-OH), 카르복실기 (-COO), 알콕시 (-OR, 여기서 R은 알킬기이다), 할로 (예, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오드), 시아노 (-CN), 술포네이트 (-SO3) 등과 같은 기들 중 적어도 하나를 갖는 올리고머 또는 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 극성 폴리머 재료의 유리 전이 온도는 바람직하게 약 100℃ 아래이며, 더욱 바람직하게 약 60℃ 아래이다. 적합한 극성 올리고머성 또는 폴리머성 재료들의 구체예들은 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트 (예, BDE 1025, Bomar Specialties Co, Winsted, CT) 또는 알콕실화된 아크릴레이트, 예컨대 에톡실화된 노닐 페놀 아크릴레이트 (예, SR504, Sartomer Company), 에톡실화된 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트 (예, SR9035, Sartomer Company) 또는 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (예, SR494, Sartomer Company 제조) 을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
미국 특허 출원 13/686,778호에는 마이크로셀들 형성을 위한 또다른 종류의 조성물이 개시되어 있다. 조성물은 (a) 적어도 하나의 이관능 UV 경화성 성분, (b) 적어도 하나의 광개시제, 및 (c) 적어도 하나의 금형 이형제를 포함한다. 적합한 이관능 성분들은 약 200 초과의 분자량을 가질 수도 있다. 이관능 아크릴레이트들이 바람직하며, 우레탄 또는 에톡실화된 백본을 갖는 이관능 아크릴레이트들이 특히 바람직하다. 보다 구체적으로, 적합한 이관능 성분들은 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 SR230), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 SR272), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 SR268), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 SR295, SR344 또는 SR610), 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 SR603, SR644, SR252 또는 SR740), 에톡실화된 비스페놀 A 디아크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 CD9038, SR349, SR601 또는 SR602), 에톡실화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 CD540, CD542, SR101, SR150, SR348, SR480 또는 SR541), 및 우레탄 디아크릴레이트 (예, Sartomer로부터의 CN959, CN961, CN964, CN965, CN980 또는 CN981; Cytec로부터의 Ebecryl 230, Ebecryl 270, Ebecryl 8402, Ebecryl 8804, Ebecryl 8807 또는 Ebecryl 8808) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 광개시제들은 비스-아실-포스핀 옥사이드, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드, 2-이소프로필-9H-티옥산텐-9-온, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드 및 1-하이드록-시클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온 또는 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-포르폴리노프로판-1-온을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 금형 이형제들은 유기변성된 실리콘 코폴리머들, 예컨대, 실리콘 아크릴레이트 (예, Cytec로부터의 Ebercryl 1360 또는 Ebercyl 350), 실리콘 폴리에테르 (예, Momentive로부터의 Silwet 7200, Silwet 7210, Silwet 7220, Silwet 7230, Silwet 7500, Silwet 7600 또는 Silwet 7607) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 조성물은 선택적으로 하기 성분들, 공개시제 (co-initiator), 다관능성 UV 경화성 성분, 다관능성 UV 경화성 성분 또는 안정화제 중 하나 이상을 더 포함할 수도 있다.
상기에 언급된 모든 특허들 및 특허 출원의 내용은 그 전체가 참조로써 본원에 통합된다.
불소화된 용매가 유체에 사용되는 경우, 마이크로셀용 재료는 바람직하게 마이크로셀 층을 약한 배리어층로 만들기 위해 불소화된 관능기들을 갖는다.
전기영동 유체에 사용되는 적합한 용매는 양호한 비점 및 점도를 갖는 비극성 용매일 수도 있다. 저점도 용매는 스위칭 속도와 같은 디스플레이 성능에 바람직하다. 바람직한 비극성 용매는 탄화수소 용매 및 불소화된 용매이다. 불소화된 용매는 바람직하게 50 중량% 초과의 불소를 갖는다.
용매는 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸, 트리데칸, 테트라데칸, 펜타데칸, 헵타데칸, 헥사데칸, 옥타데칸, 노나데칸, 이소칸, 이들의 이성질체 또는 혼합물과 같은 일반적인 알칸 용매를 포함할 수도 있다. 시판되는 알칸 용매는 ExxonMobile Chemical로부터의 Isopar, Shell로부터의 ShellSol, Chevron로부터의 Soltrol, Total로부터의 Isane을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다. 일반적으로 사용되는 불소화된 용매들은 불소화된 알칸들, 플루오르에테르들, 불소화된 아민들 등을 포함할 수도 있다. 시판되는 불소화된 용매는 3M으로부터의 FC-43, Solvay로부터의 Galden 유체를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
조용매 (co-solvent) 가 선택적으로 유체에 첨가될 수도 있다. 적절한 조용매는 수소화 불소화된 용매, 할로겐화된 알칸 등, 예컨대 Halocarbon Product Corporation로부터의 탄화수소 오일을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
유체를 위한 용매의 선택은 디스플레이 필름에서의 층들의 배리어 특성들을 결정한다는 점에서 중요하다. 다른 말로, 상이한 용매가 유체에 사용되는 경우 층은 상이한 배리어 특성을 나타낼 수도 있다.
(약한 배리어층의 경우) 마이크로셀 형성용 재료는 보통 전기영동 유체에서의 용매의 극성과 유사한 극성을 가지는 한편, 강한 배리어층은 용매의 극성과 실질적으로 상이한 극성을 갖는다.
예를 들어, 탄화수소 용매가 유체에서 사용되는 경우, 마이크로셀들은 탄화수소 재료로부터 제조되어야 하는 반면, 강한 배리어층은 친수성 재료로부터 제조되어야 한다. 보다 구체적으로, 약한 배리어층은 전기영동 유체에서의 알칸 용매의 극성과 유사한 극성을 가지는 한편, 강한 배리어층은 알칸 용매의 극성과 실질적으로 상이한 극성을 갖는다. 예를 들어, 탄화수소 용매가 유체에 사용되는 경우, 약한 배리어층은 소수성 재료로 제조되거나 또는 상당량의 소수성 관능기들 또는 연결기들을 포함해야 하는 반면, 강한 배리어층은 친수성 재료로 제조되거나 또는 상당량의 친수성 관능기들 또는 연결기들을 포함해야 한다. 10 중량% 초과가 상당량인 것으로 고려된다. 폴리머성 층의 경우, 높은 가교 밀도 및/또는 높은 유리 전이 온도 (Tg) 는 또한 배리어 특성의 강화를 도울 수도 있다.
탄화수소 용매의 경우, 강한 배리어층으로서의 유전체층 (14) 또는 기판층 (16) 은 친수성 폴리머로, 바람직하게 수용성 폴리머, 예컨대 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴아미드, 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리비닐피롤리돈 등으로 형성될 수도 있다.
탄화수소 용매가 유체에서 사용되는 경우, 약한 배리어층으로서 유전체층을 형성하기에 적합한 재료들은 폴리우레탄들, 아크릴레이트 폴리머들, 에폭시 수지들 등일 수도 있다.
약한 배리어 특성들을 부여하기 위해서, 층 내의 친수성 폴리머들 (바람직하게 수용성임) 의 농도는 70 중량% 미만으로 제어되어야 한다. 동시에, 비수성 폴리머들, 예컨대 폴리우레탄 또는 폴리에틸렌 비닐 아세테이트가 첨가될 수도 있다.
디스플레이 유체에서의 불소화된 용매의 경우, 약한 배리어층은 10 중량% 초과의 불소를 포함하는 한편, 강한 배리어층은 소수성 또는 친수성일 수 있고 불소 함량은 10 중량% 이내로 제어된다. 불소의 함량은 폴리머 매트릭스와 불소화된 용매의 혼화성을 결정할 것이다. 혼화성 정도는 투과 속도를 제어한다. 불소화된 용매는 보다 높은 불소 함량의 폴리머 매트릭스와 보다 혼화가능하며, 이로써 보다 투과성이 있으며, 그리고 폴리머 매트릭스는 덜 친수적인 관능기들 및 연결기들을 갖는다.
보다 구체적으로, 불소화된 용매의 경우, 강한 배리어층은 열가소성 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 아크릴 모노머 및 올리고머, 글리시딜 또는 비닐 에테르 등과 같은 비불소화된 열가소성 또는 열경화성 전구체로 형성될 수도 있다. 약한 배리어 특성을 부여하기 위해서, 불소화된 폴리머들 또는 그 전구체들이 조성물에 첨가될 수 있다. 적합한 불소화된 폴리머들 및 그 전구체들은 불소화된 아크릴레이트, 예컨대 1H,1H,5H-옥타플루오로페닐 아크릴레이트, 도데카플루오로헵틸 아크릴레이트, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 아크릴레이트, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-트리데카플루오로옥틸 메타크릴레이트, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 아크릴레이트, 1,1,1-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-히드록시-4-메틸-5-페닐 메타크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 또는 이들의 호모폴리머 또는 코폴리머, 퍼플루오로에테르 디올 및 불소화된 알킬 디올과 같은 불소화된 알코올과 디-이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트로 형성된 불소화된 폴리우레탄을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
전극층 (예를 들면, 15 또는 18) 이 강한 배리어층인 경우, 인듐 주석 산화물, 알루미늄 도핑된 아연 산화물, 인듐 도핑된 카드뮴 산화물 등의 재료로 형성될 수도 있다.
탄화수소 용매가 사용되는 경우, 약한 배리어층으로서의 전극층은 폴리(3,4- 에틸렌디옥시티오펜) 폴리(스티렌술포네이트) (PEDOT:PSS) 와 같은 전도성 폴리머로 형성될 수도 있다.
전극층용의 다른 재료는 탄소 나노튜브, 은 나노와이어 등을 포함할 수도 있다. 이들 재료의 배리어 특성은 그 폴리머 매트릭스에 의존할 것이다. 다른 말로, 이들의 배리어 특성은 디스플레이 필름에 사용된 용매에 의존할 것이다.
마이크로셀 층은, 배리어층이 제거되는 경우 그대로 유지될 만큼 충분히 강해야 한다. 이 경우, 마이크로셀들 내에 포함된 디스플레이 유체에서의 용매는, 급격한 환경의 영향없이 약한 배리어층을 통해 천천히 증발할 수 있다.
마이크로셀들이 본 출원에 구체적으로 언급되어 있지만, 본 발명의 개념은 또한 다른 유형의 전기영동 디스플레이에도 적용가능하다는 것이 이해된다. 디스플레이 셀들로서의 마이크로셀들은 마이크로캡슐들, 마이크로-채널들 또는 다른 유형의 마이크로-콘테이너들로 대체될 수 있다. 전기영동 디스플레이용의 디스플레이 셀들로서 마이크로캡슐의 제조는 미국 특허 5,930,026호와 같은 다양한 미국 특허 및 출원에 개시되어 있다. 마이크로캡슐의 벽이 약한 배리어인 경우, 최종 조립된 필름에서는, 용매가 증발되지 않게 하기 위해 하나 이상의 강한 배리어들이 사용될 수 있다. 일단 강한 배리어들이 박리되면, 디스플레이 유체에서의 용매는 증발할 것이고, 디스플레이의 오작동을 초래할 것이다.
언급된 바와 같이, 스마트 라벨과 같은 위조 방지 응용에는 전기영동 디스플레이 필름이 적합하다. 예를 들어, 본 발명의 필름은, 패키징된 상품을 밀봉하는데 사용되는 변조 없는 모듈의 일부일 수도 있다. 패키지를 개봉하기 전에, 사용자는 필름을 활성화시켜, 패키지에 있는 상품을 인증하는데 특별한 그래픽 패턴을 디스플레이할 수 있다. 패키지가 개봉될 때, 필름은 파손되며, 필름내의 강한 배리어층은 제어되어 디스플레이 필름에서 용매가 증발되게 한다. 결과적으로, 필름은 더 이상 동작할 수 없을 것이며, 재사용될 수 없다.
본 발명이 그 특정 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변경이 이루어질 수도 있고 균등물들이 본 발명의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않고 치환될 수도 있다는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 부가하여, 많은 변형이 특정 상황, 재료, 조성물, 공정, 공정 단계 또는 단계들을 본 발명의 목적, 사상 및 범위에 적합화시키도록 될 수도 있다. 이러한 모든 변형들은 여기에 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
이 때문에, 본 발명은 종래 기술이 허용하는 만큼 넓게, 그리고 명세서의 측면에서, 첨부된 청구항들의 범위에 의해 정의되도록 소망된다.

Claims (8)

  1. 제거가능한 배리어층 및 캡슐화된 전기영동 유체 층을 포함하는 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름으로서,
    상기 전기영동 유체는 용매에 분산된 하전 안료 입자들을 포함하며,
    상기 제거가능한 배리어층은 상기 용매가 상기 캡슐화된 전기영동 유체 층으로부터 증발하는 것을 방지하도록 구성되고,
    상기 제거가능한 배리어층은 상기 용매의 극성과 상이한 극성을 갖는 재료를 포함하는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기영동 유체는 상기 용매 및 하전 안료 입자들을 포함하는 복수의 마이크로셀들 내에 제한되는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기영동 유체는 상기 용매 및 하전 안료 입자들을 포함하는 복수의 마이크로캡슐들 내에 제한되는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름은, 상기 제거가능한 배리어층이 제거된 이후 24 시간 이내에 3 미만의 콘트라스트 비를 나타내는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 탄화수소 용매 및 불소화된 용매로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거가능한 배리어층은, 밀봉층, 프라이머층, 접착제층, 기판층, 전극층 및 보호층 중 적어도 하나를 포함하는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거가능한 배리어층은 친수성 재료를 포함하는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거가능한 배리어층은 비불소화된 열가소성 및 열경화성으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는, 위조 방지 전기영동 디스플레이 필름.
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