KR20110139258A - 전기습윤, 전기유체 및 전기영동 기술용 착색된 유체 - Google Patents

전기습윤, 전기유체 및 전기영동 기술용 착색된 유체 Download PDF

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KR20110139258A
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러쎌 슈와르츠
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썬 케미칼 코포레이션
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Abstract

전기습윤, 전기유체 또는 전기영동 장치용 착색된 유체, 및 이들의 장차가 기재되어 있다. 착색된 유체는 (a) 25℃에서 0.1 cP 내지 50 cP의 동적 점도, (b) 25℃에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력, 및 (c) 40% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 비수성 극성 용매를 포함할 수 있다. 이러한 착색된 유체는 안료 및/또는 염료 중에서 선택된 착색제를 추가로 포함한다. 이러한 착색된 윷p는 색상이 흑색이며, 0 pS/cm 내지 5 pS/cm의 전도도를 갖고 유전상수가 3 미만이다. 착색된 유체를 사용하면 신뢰도, 분산된 상태에서의 높은 수준의 채도, 및 디스플레이 기술에서 고 콘트라스트 비를 성취하는 능력에서의 개선을 제공한다.

Description

전기습윤, 전기유체 및 전기영동 기술용 착색된 유체{COLORED FLUIDS FOR ELECTROWETTING, ELECTROFLUIDIC, AND ELECTROPHORETIC TECHNOLOGIES}
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2009년 8월 4일자로 출원된 미국 가 특허원 제61/231,156호의 이익을 청구하고, 2009년 3월 13일자로 출원된 미국 가 특허원 제61/160,113호의 이익을 청구한다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 전기습윤 분야, 보다 구체적으로는 전기 습윤, 전기 유체, 또는 전기영동 장치용 착색된 유체, 및 전기습윤, 전기유체 및 전기영동 장치에 관한 것이다.
전기습윤은 부분적으로 고 휘도(brightness) 및, 고 콘트라스트 비(contrast ratio), 큰 시야각(viewing angle), 및 신속한 변환 속도의 바람직한 조합으로 인하여 각종 광학 제품용의 매력적인 조절 계획이어 왔다. 또한, 전기습윤 디스플레이의 전력 소모는, 프런트 또는 백라이팅을 필요로 하지 않기 때문에 비교적 낮다. 예를 들면, 전기습윤을 사용하여 카메라 및 안내 시스템용 섬유 옵틱(fiber optic), 광학 셔터 또는 필터, 광학 픽업 장치, 광도파관 물질, 및 비디오 디스플레이 화소를 제공해 왔다. 용어 "전기습윤"은 소수성 표면을 갖는 액체의 접촉 각에 대한 전기장의 효과를 기술한다. 전기장을 사용하는 경우, 액체는 장치의 스펙트럼 특성을 변화시키는 액체를 초기에 반발시키는 표면 위에 분배되거나 표면을 습윤시킨다. 전기장이 제거되는 경우, 접촉각은 증가하고 액체는 영역 내로 수축되어 스펙트럼 특성이 초기 상태로 되돌아 간다.
착색된 비혼화성 유체는 전기유체 및 전기습윤 장치의 불가결한 부분이고, 여기서 가시적 정보 및 효과의 재생이 적용을 위해 필요하다. 통상적인 전기습윤 장치는 전형적으로 절연 불소중합체 위에 필름을 형성하는 착색된 오일을 갖는다. 이러한 착색된 오일 필름은 장치에 가시적 색상을 부여한다. 오일 필름 위에 위치한 물 층과 절연 불소중합체 하부의 전극 사이에 전압이 인가되는 경우, 오일 필름은 물이 표면을 전기습윤시킴에 따라 분해된다. 분해된 오일 필름은 장치에 색상을 더 이상 제공하지 않는다. 일단 전압이 제거되면, 오일은 절연 불소중합체를 우선적으로 습윤시키고, 색상은 다시 명백해진다.
일반적으로, 착색제는 염료 또는 안료일 수 있다. 역사적으로, 염료는 인크젱 잉크, 착색 필터 및 전기습윤 장치와 같은 각종 디지털 제품용으로 선택된 착색제이었다. 그러나, 염료는 불량한 광 견뢰도(light fastness) 및 기후 견뢰도를 포함하는 특정한 단점들을 갖는다. 기타 단점들은 고 비용, 특히 정제된 형태를 위한 고 비용, 비극성 용매중의 부적절한 용해도, 낮은 내침출성 및/또는 불투명도의 결핍을 포함한다. 염료가 착색제로서 사용되는 제품에서, 유기 안료는 바람직한 광 견뢰도 및 내용매성 및 내침출성으로 인하여 최근 수년동안 유용성이 증가되어 왔다. 이러한 제품은, 예를 들면, 기록장치용 잉크를 포함하며, 여기서 물 또는 오일-가용성 염료는 착색제 및 플라스틱용 착색제로서 사용되어 왔으며, 여기서 오일-가용성 염료는 고 투명성 착색제로서 사용되어 왔다. 또한, LCD 컬러 필터, 토너 및 잉크 젯 잉크용 착색제로서의 안료에 대한 요구가 증가되고 있다.
전기습윤과 함께 작용하는 많은 장치는 물과 오일의 조합물을 사용한다. 그러나, 고온 및 빙점에서의 팽창과 같은, 물의 물리적 특성은 이러한 장치에 대한 적용을 제한한다. 물과 통상적인 염료를 사용하는 것과 관련된 문제점들이 해결되고 있지만, 각종의 전기습윤 및 전기유체 장치를 위한 개선된 착색된 유체에 대한 명백한 필요성이 여전히 존재한다.
따라서, 예를 들면, 장치 성능을 증진시킬 수 있고 바람직한 시간에 걸쳐 목적하는 기능을 유지시킬 수 있는 전기습윤, 전기유체 또는 전기영동 장치를 위한 개선된 착색된 유체를 제공하는 것이 유리할 수 있다.
요약
본 발명의 양태들은 전기습윤, 전기유체 또는 전기영동 장치를 위한 착색된 유체를 제공한다.
하나의 양태에서, 착색된 유체는, (a) 25℃에서 0.1 cP 내지 50 cP의 동적 점도(dynamic viscosity), (b) 25℃에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력, 및 (c) 40% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 적어도 하나의 비수성 극성 용매를 포함한다. 착색된 유체는 안료 및/또는 염료로부터 선택된 적어도 하나의 착색제를 추가로 포함한다. 착색된 유체는 착색된 극성 유체를 한정한다.
다른 양태에서, 착색된 유체는 적어도 하나의 비극성 용매 및, 안료 및/또는 염료로부터 선택된 적어도 하나의 유기 착색제를 포함한다. 착색된 유체는 색상이 검정색이고, 전도도가 0 pS/cm 내지 5 pS/cm이며, 유전상수가 3 미만이다. 착색된 유체는 착색된 비극성 유체를 정의한다.
다른 양태에서, 디스플레이용 화소가 기재되는 데, 이는 저장소와 저장소 내의 착색된 유체를 포함한다. 착색된 유체는 적어도 하나의 비극성 용매, 및 안료 및/또는 염료로부터 선택된 적어도 하나의 유기 착색제를 포함한다. 착색된 유체는 색상이 검정색이고, 전도도가 0 pS/cm 내지 5 pS/cm이며, 유전상수가 3 미만이다. 다수의 하전된 입자가 착색된 유체 내에 현탁된다. 다수의 전극이 하전된 입자가 전극들 중의 적어도 하나에 대하여 색상 유체 내에서 운동하도록 하는 전위차를 인가하도록 구성된다.
여전히 다른 양태에서, 디스플레이용 화소는 (a) 25℃에서 0.1 cP 내지 50 cP의 동적 점도, (b) 25℃에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력, 및 (c) 40% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 적어도 하나의 비수성 극성 용매, 및 안료 및/또는 염료 중에서 선택된 적어도 하나의 착색제를 포함하는, 저장소와 저장소 내의 착색된 유체를 포함한다. 다수의 전극은 전극들 중의 적어도 하나에 대하여 착색된 유체가 운동하기에 유효한 전위차를 적용하도록 구성된다.
여전히 다른 양태에서, 디스플레이용 화소는 하나 이상의 비극성 용매 및, 안료 및/또는 염료로부터 선택된 적어도 하나의 유기 착색제를 포함하는, 저장소와 저장소 내 착색된 유체를 포함한다. 착색된 유체는 색상이 검정색이고, 전도도가 0 pS/cm 내지 5 pS/cm이며, 유전상수가 3 미만이다. 극성 유체는 또한 저장소 내에 존재하고, 착색된 유체에 의해 점유되지 않은 저장소 내의 용적을 점유한다. 다수의 전극이, 전극들 중의 적어도 하나에 대하여 극성 유체를 운동시키기에 유효한 전위차를 인가하도록 구성되어, 극성 유체의 운동이 착색된 유체의 형태를 변화시키도록 한다.
디스플레이 기술에서의 이러한 착색된 유체의 사용은 내구성의 개선을 제공하며, 분산된 상태에서 고수준의 채도와 안료 선택을 통한 고 콘트라스트 비를 성취하기 위한 능력을 제공한다. 착색된 유체는 또한 신속한 변환 속도, 낮은 전력 소모, 및 큰 장치 내구성을 제공할 수 있다.
첨부한 도면들은 본 명세서의 일부로 포함되며 이의 일부를 구성하며, 본 발명의 양태들을 설명하고, 상기 제공된 본 발명의 일반적인 설명, 및 하기 제공된 양태들의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 제공된다.
구체적인 양태들의 상세한 설명
본 발명은 전기습윤 또는 전기유체 장치를 위한 착색된 유체에 관한 것이다. 전기습윤 장치는 전형적으로 소수성 유전체 및 전극으로 구성되며 기타 친수성 표면을 포함할 수 있다. 일반적으로, 기판 및 연결된 특징부는 바람직하게는 액체 형태로 극성 및/또는 비극성 유체에 노출된다.
본 발명의 양태들에 따라, 착색된 유체는 일반적으로, 적어도 하나의 비수성 극성 용매, 안료 및/또는 염료일 수 있는 적어도 하나의 착색제, 및 임의로 분산제, 상승제, 계면활성제, 수지, 중합체, 적어도 하나의 비수성 극성 용매, 적어도 하나의 착색제, 살생물제, 당해 분야에 공지된 기타 첨가제, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 착색된 유체는 착색된 극성 유체를 정의한다. 비수성 극성 용매에서 개질제 "비수성"은 극성 용매들의 잠재적 목록으로부터 물을 제외시키고자 하는 것이다. 하나의 예에서, 착색된 유체는 비극성 용매를 함유하지 않는다.
다른 양태에서, 착색된 유체는 일반적으로, 적어도 하나의 비수성 극성 용매, 안료 및/또는 염료일 수 있는 적어도 하나의 착색제, 및 임의로 분산제, 상승제, 계면활성제, 당해 분야에 공지된 기타 첨가제, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 착색된 유체는 착색된 극성 유체를 정의한다. 하나의 예에서, 착색된 유체는 색상이 검정색이다. 다른 예에서, 비극성 용매를 포함하는 착색된 유체는 수지 및/또는 극성 용매를 함유하지 않는다.
본 발명의 비수성 극성 용매는 개개의 용매이거나 2개 이상의 용매의 특정한 조합물일 수 있다. 비수성 극성 용매의 비제한적인 예는 글리콜, 알콜, 폴리올, 에테르, 에스테르, 케톤, 아세탈, 케탈, 락톤, 카보네이트, 락탐, 우레탄(카마메이트), 우레아, 피롤리딘, 피롤리돈, 설폰, 설폭사이드, 아미드, 1급, 2급, 3급, 또는 4급 아민, 이민, 니트릴, 카복실산, 알데히드, 할로겐화된, 티오, 또는 니트로 화합물, 및 이들의 임의의 혼합물을 포함한다. 하나의 예에서, 비수성 극성 용매는 락톤, 카보네이트, 또는 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 또는 디프로필렌 글리콜로부터 선택된 글리콜이다. 비수성 극성 용매는 또한 지방족, 방향족, 지환족, 및/또는 헤테로사이클릭 특성일 수 있는 이들의 분자 내에 1개, 2개 또는 다수개의 동일하거나 다양하게 기술된 작용 그룹을 포함할 수 있다.
한 가지 예에서, 비수성 극성 용매는 다음 화학식들 중의 하나 이상으로 기술될 수 있다:
Figure pct00001
상기 화학식에서,
R 및 R1은 독립적으로 H, C1-C12 알칸(Alk), 아릴(Ar), 알칸 아릴, 또는 O(RR1O)nH이고;
R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 H, C1-C12 Alk, Ar, AlkAr, 할로겐, OH, OAlk, OAr, SAlk, SAr, COOH, COOR, COOAr, CONAlk, CONAr, =O, CH3C=O, CN, N(R)4 , CONR(ROH)m, COO(RR1O)nR, CONR(RR1O)nR, 또는 NRR1(RR1O)nH이고;
n은 1 내지 50이며;
m은 1 내지 2이다.
비수성 극성 용매의 비제한적인 예는 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 1,2- 사이클로헥산 카보네이트, 글리세린 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 아세토페논, 피리딘, 디메틸 말로네이트, 디아세톤 알콜, 하이드록시프로필 카바메이트, 베타-하이드록시에틸 카바메이트, N-메틸 포름아미드, N-메틸 아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 설폴란, 2-피롤리돈, N-메틸 -2-피롤리돈, N-사이클로헥실 -2-피롤리돈, 아세토닐 아세톤, 사이클로헥사논, 에틸 아세토아세테이트, 에틸-L-락테이트, 피롤, N-메틸 피롤, N-에틸 피롤, 4H-피란-4-온, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 모르폴린, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N-포르밀모르폴린, 베타-프로피오락톤, 베타-발레로락톤, 베타-헥사락톤, 감마-부티로락톤, 감마-발레로락톤, 감마-헥사락톤, 감마-헵타락톤, 감마-옥타락톤, 감마-노나락톤, 감마-데카락톤, 델타-발레로락톤, 델타-헥사락톤, 델타-헵타락톤, 델타-옥타락톤, 델타-노나락톤, 델타-데카락톤, 델타-테트라데카락톤, 델타-옥타데코락톤, 및 이들의 임의의 조합물이다.
선택된 수성 극성 용매는 또한 25oC에서 10 초과의 유전상수를 나타낸다. 다른 예에서, 유전상수는 25oC에서 25 이상이다. 비수성 극성 용매는 또한 25oC에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력을 갖는다.
비수성 극성 용매의 동적 점도는 25oC에서 100cP 미만이어야 한다. 다른 예에서, 동적 점도는 25oC에서 0.1 cP 내지 50 cP이다. 여전히 다른 예에서, 동적 점도는 25oC에서 0.5 cP 내지 50 cP이다.
비수성 극성 용매는 또한 40 내지 80%의 범위에서 30V의 직류 또는 교류에 대한 전기습윤 반응(EWRR)을 입증하여야 한다. EWRR은 다음 수학식에 따라 본원에서 정의된다:
EWRR = (Θ0 - ΘV) x 100 /Θ0,%
상기 수학식에서,
Θ0는 0V의 전압에서 초기 접촉각이고;
ΘV는 30V의 전압에서 최종 접촉각이다.
접촉각을 측정하기 적합한 과정은 문헌[참조: Balaji Raj et al., "Ion and Liquid Dependent Dielectric Failure in Electrowetting Systems", Langmuir | 3b2 | ver.9 | 18/7/09]에 기재되어 있고, 이 문헌의 내용은 본원에서 참조로 포함되어 있으며, 시험 과정하에 하기에 상세히 추가로 토의된다.
하나의 예에서, 착색된 유체는 (a) 25℃에서 0.1 cP 내지 50 cP의 동적 점도, (b) 25℃에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력, 및 (c) 40% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 적어도 하나의 비수성 극성 용매, 및 안료 및/또는 염료 중에서 선택된 적어도 하나의 착색제를 포함한다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체에 포함되는 안료는, 이에 제한되지는 않지만, 아조, 금속 착체, 벤즈이미다졸론, 아조메틴, 메틴, 안트라퀴논, 프탈로시아닌, 페리논, 페릴렌, 디케토피롤로피롤, 인디고, 티오인디고, 디옥사진, 이소인돌린, 이소인돌리논, 이미노이소인돌린, 이미노이소인돌리논, 퀴나크리돈, 이소비올란트론, 또는 피란트론 안료를 포함하는 특정의 유기 안료일 수 있다. 이러한 유기 안료의 비제한적인 특정 예는 C.I. 피그먼트 블랙 1, 2, 3, 31, 및 32; C.I. 피그먼트 그린 7, 36, 37, 47, 54, 및 58; C.I. 피그먼트 블루 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 21, 22, 60, 64, 65, 75, 및 76; C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 29, 31, 33, 및 37; C.I. 피그먼트 레드 122, 123, 144, 149, 166, 168, 170, 171, 175, 176, 178, 179, 180,183, 189, 190, 192, 196, 202, 208, 209, 214, 216, 220, 221, 224, 226, 242, 248, 254, 255, 260, 264, and 271; C.I. 피그먼트 오렌지 36, 40, 43, 51, 60, 61, 62, 64, 66, 69, 71, 72, 73, 및 77; C.I. 피그먼트 옐로우 24, 74, 83, 93, 94, 95, 108, 109, 110, 120, 123, 138, 139, 150, 151, 154, 155, 167, 170, 171, 173, 174, 175, 180, 181, 185, 192, 193, 194, 199, 213, 및 218이다. 하나의 예에서, 유기 안료는 C.I. 피그먼트 블랙 1, 31, 및 32; C.I. 피그먼트 그린 7, 36, 37; C.I. 피그먼트 블루 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 60, 및 64; C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 및 29; C.I. 피그먼트 레드 122, 144, 175, 176, 178, 183, 202, 208, 209, 254, 255, 264, 및 271; C.I. 피그먼트 오렌지 36, 64, 71, 72, 및 73; 또는 C.I. 피그먼트 옐로우 74, 83, 110, 120, 138, 139, 150, 151, 154, 155, 175, 180, 181, 185, 및 213으로부터 선택된다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 안료는 특정한 무기 안료, 예를 들면, 카본 블랙, 금속 산화물, 혼합된 금속 산화물, 황화물 또는 황산염일 수 있다. 비제한적인 구체적인 예는 이산화티탄, 산화아연, 산화철, 안티몬 옐로우, 크롬산 납, 황산크롬산 납, 몰리브덴산 납, 울트라마린 블루, 코발트 블루, 망간 블루, 산화크롬 그린, 수화된 산화크롬 그린, 코발트 그린, 금속 황화물, 카드뮴 설포셀레니자이드, 아철산아연, 바나듐산 비스무트, 및 이들의 유도체 및 특정의 조합물일 수 있다. 무기 안료의 비제한적인 구체적인 예는 C.I. 피그먼트 블랙 6, 7, 9, 11, 12, 14, 15, 22, 26, 27, 28, 29, 30, 33, 34 및 35; C.I. 피그먼트 그린 18, 20, 21, 및 22; C.I. 피그먼트 블루 27, 30, 및 73; C.I. 피그먼트 레드 265 및 275; C.I. 피그먼트 옐로우 38, 40, 53, 119, 157,158, 160, 161, 162, 및 184; C.I. 피그먼트 화이트 4, 5, 6, 6:1, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 18, 18:1, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 32, 33, 및 36이다. 하나의 예에서, 무기 안료는 C.I. 피그먼트 블랙 6, 7, 9, 11, 12, 14, 15, 22, 26, 27, 28, 29, 30, 33, 34, 및 35 또는 C.I. 피그먼트 화이트 4, 5, 6, 6:1, 7, 18, 18:1, 26, 28 및 32로부터 선택된다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 안료는 또한 특정의 공지된 연장제(extender), 예를 들면, 산화물, 탄산염, 황산염, 황화물, 또는 인산염일 수 있으며, 합성되거나 무기물일 수 있다. 적합한 연장제의 비제한된 예는 탄산칼슘, 블랭크 픽스(blanc fixe), 운모, 카올린, 점토, 실리카 등을 포함한다.
안료는 또한 2개 이상의 유기, 무기 안료 및 연장제의 특정한 혼합물, 착체 또는 고체 용액일 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 안료는 또한 적용 매질 중에서 비-가용성인 분산된 입상 물질일 수 있다. 이러한 분산된 입상 물질은 저분자량 화합물, 올리고머, 중합체, 공중합체, 그래프팅된 공중합체, 가교결합된 중합체, 경화된 중합체, 무기 및/또는 유기 양이온 및/또는 음이온 또는 반대 전하의 그룹을 갖는 기타 중합체 또는 올리고머를 갖는 불용성 염 형태의 극성 음이온성 또는 양이온성 그룹을 포함하는 중합체일 수 있다. 이러한 안료는 또한 상기한 저분자량 화합물, 올리고머 및 중합체의 특정한 혼합물, 고체 용액, 또는 추가의 분자간 반응 또는 배위결합의 생성물일 수 있다. 상기 언급된 안료의 비제한적인 예는 멜라민 또는 알킬렌 비스-멜라민, 비닐 중합체 및 공중합체, 예를 들면, 폴리알킬렌 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프렌), 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 (폴리메타크릴레이트, 폴리알킬/아릴 아크릴레이트 및 메타크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 할로게나이드 (폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐 브롬), 폴리비닐리덴 할로게나이드, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 나프탈렌, 폴리비닐 카바졸, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 카보네이트, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리우레아, 폴리설폰, 폴리(에테르 설폰), 폴리(아릴렌/알킬렌) 설파이드, 폴리에폭사이드, 폴리알데히드, 폴리케톤, 폴리에테르 에테르 케톤, 페놀-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 탄화수소 수지, 무기 중합체, 예를 들면, 폴리실록산을 포함한다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 안료는 또한 캡슐화된 유기 안료, 무기 안료, 연장제 또는 염료를 포함할 수 있다. 캡슐화는 당해 분야에서 공지된 임의의 방법으로 수행할 수 있으며, 예를 들면, 가교결합 또는 경화의 존재 또는 부재하의 안료 입자의 존재하에 단량체 또는 올리고머의 중합, 코아세르베이트화, 안료 표면의 중합체, 또는 올리고머, 수지의 물리적 흡착 및/또는 침전을 포함한다. 중합은 임의의 공지된 중합 메카니즘, 예를 들면, 연쇄 중합, 축합 연쇄 중합, 중축합, 및 다중부가반응(참조: Pure & App/. Chem., Vol. 66, No. 12, pp. 2483-2486, 1994)을 통해 실현할 수 있다. 캡슐화에 사용될 수 있는 안료 입자의 존재하에 단량체로부터 합성된 중합체 또는 예비 제조된 중합체의 비제한적인 예는 비닐 중합체 및 공중합체, 예를 들면, 폴리알킬렌 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프렌), 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 (폴리메타크릴레이트, 폴리알킬/아릴 아크릴레이트 및 메타크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 할로게나이드 (폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐 브롬), 폴리비닐리덴 할로게나이드, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 나프탈렌, 폴리비닐 카바졸, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 카보네이트, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리우레아, 폴리설폰, 폴리(에테르 설폰), 폴리(아릴렌/알킬렌)설파이드, 폴리에폭사이드, 폴리알데히드, 폴리케톤, 폴리에테르 에테르 케톤, 페놀-포름알데히드,멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 탄화수소 수지, 또는 무기 중합체, 예를 들면, 폴리실록산을 포함한다. 캡슐화용 중합체는 임의의 천연 또는 합성 선형, 측쇄, 블록, 랜덤, 콤(comb), 그래프팅된, 수지상(dendritic) 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 또한, 하나 이상의 천연 또는 합성 수지를, 로진, 개질된 로진, 말레산 무수물 및 기타 불포화 화합물과의 로진 축합체, 검, 알키드, 아크릴레이트 및 말레산 무수물, 멜라민 알데히드, 페놀 알데히드, 우레아 알데히드, 에폭시, 폴리우레탄, 아세탈, 페놀화합물과 이의 축합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 캡슐화에 사용될 수 있다. 캡슐화는 중합체, 올리고머 및 수지의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 내에 포함되는 안료는 또한, 안료 표면에 (그래프팅) 이온성, 비이온성, 올리고머성 또는 중합체성 그룹을 공유적으로 부착시킴으로써 화학적 개질의 방법으로 제조한 것과 같은, 표면 개질된 안료를 포함할 수 있다. 개질 그룹의 비제한적인 예는 카복시, 설포, 아릴카복시, 아릴설포 , 포스페이트, 하이드록시, 1급, 2급, 3급 및 4급 아민, 헤테로사이클릭 아민, 디아민, 트리아민, 폴리아민, 니트릴, 폴리알킬렌, 폴리알킬렌옥사이드, 폴리에스테르-그룹, 및 이들의 임의의 조합물이다. 이 그룹은 자체 분산된 안료를 포함한다. 자체 분산된 안료를 사용하여, 착색된 유체는, 예를 들면, 분산제가 제거될 수 있다. 하나의 예에서, 착색된 유체는 비수성 극성 용매 및 자체 분산된 안료로 이루어진다.
안료는 또한 무기 핵 및 유기 쉘을 갖는 쉘 형 생성물(shell type product)일 수 있으며, 이의 역일 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 염료는 임의의 통상적인 염료, 예를 들면, 직접, 산성, 염기성(양이온성), 반응성, 뱃트(vat), 황, 용매, 식품, 매염(mordant), 형광, 천연, 및 분산 염료, 또는 이들의 임의의 조합물일 수 있다. 이는 또한 임의의 음이온성 염료과 양이온성 염료의 복합체일 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 염료는 또한 개질된, 올리고머성 또는 중합체성 염료일 수 있다. 개질된 염료는 총 분자량이 1,500 보다 작은 공유 결합 또는 이온 결합을 사용하여 하나의 발색단에 직접 또는 결합 그룹을 통해 연결된 하나 또는 다수의 작용 그룹을 갖는 통상적인 또는 특별하게 합성된 염료를 포함할 수 있다. 개질된 염료는 또한 공유결합, 이온결합 또는 수소결합을 통해 서로에 대해 연결된 2개 이상의 염료의 복합체일 수 있다. 이들 염료는 추가의 치환 그룹을 가질 수 있거나 가질 수 없고, 반대 전하를 갖는 제3의 착색 성분을 통해 연결되고 동일한 전하를 갖거나 서로에 대하여 직접 연결된다. 올리고머성 염료는 총 분자량이 1,500 내지 5,000의 범위인 공유결합 또는 이온결합을 사용하여 직접 또는 결합 그룹을 통해 하나 또는 다수의 쇄들에 부착된 적어도 하나의 발색단을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 중합체성 염료는 총 분자량이 5,000 초과의 범위인 공유결합 또는 이온결합을 사용하여 직접 또는 결합 그룹을 통해 하나 또는 다수의 쇄들에 부착된 적어도 하나의 발색단을 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 내에 포함되는 염료는 아조 또는 아조 축합된, 금속 착체, 벤즈이미다졸론, 아조메틴, 메틴, 예를 들면, 시아닌, 아자카보시아닌, 에나민, 헤미시아닌, 스트렙토시아닌, 스티릴, 제로메틴, 모노-, 디-, 트리- 및 테트라아자메틴; 카라테노이드, 아릴메탄, 예를 들면, 디아릴메탄 및 트리아릴메탄; 크산텐, 티오크산텐, 플라바노이드, 스틸벤, 쿠마린, 아크리덴, 플루오렌, 플우오론, 벤조디푸라논, 포르마잔, 피라졸, 티아졸, 아진, 디아진, 옥사진, 디옥사진, 트리페노디옥사진, 페나진, 티아진, 옥사존, 인다민, 니트로소, 니트로, 퀴논, 예를 들면, 하이드로퀴논 및 안트라퀴논; 로다민, 프탈로시아니, 뉴트로시아닌, 디아지헤미시아닌, 포르피린, 페리논, 페릴렌, 피로닌, 디케토피롤로피롤, 인디고, 인디고이드, 티오인디고, 인도페놀, 나프탈이미드, 이소인돌린, 이소인돌리논, 이미노이소인돌린, 이미노이소인돌리논, 퀴나크리돈, 플라반트론, 인단트론, 안트라피리미딘, 퀴노프탈론, 이소비올란트론, 피란트론, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체를 위한 개질된, 올리고머성 및 중합체성 염료는 임의 유형의 하나 이상의 다중 결합 그룹을 포함할 수 있다. 결합 그룹의 비제한적인 예는 설포-, 솔파미도-, 카복시-, 카복사미도-, 우레아-, 티오우레아-, 우레탄-, 아조-, 케토-, 옥시-, 옥시알킬-, 티오-, 아미노-, 아미노알킬-, 포스테이토-, 모노할로트리아졸로-, 디할로트리아졸로-, 비닐 설포노-, 페닐아미노 설포노- 그룹, 또는 이들의 임의의 조합물이다. 작용 그룹의 비제한적인 예는 알킬, 폴리알킬, 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, 알킬아릴, 폴리에틸렌이민, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리할로알킬, 폴리에폭시, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 및 이의 임의의 랜덤 또는 블록 공중합체, 및 이들의 임의의 조합물이다. 염료는 또한, 유체 중의 안료 입자를 분산시키고 안정화시키기 위한 안료 표면 개질을 위한, 유동학적 특성을 개선시키기 위한 및/또는 유체의 계면장력 및 전도도를 조정하기 위한 착색제, 쉐이더(shader)로서 이용될 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 내에 포함되는 계면활성제는 음이온성, 양이온성, 카타니온성(catanionic), 양쪽성(양성), 비이온성, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 비제한적인 예는 설포네이트, 포스포네이트, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 임의의 작용 그룹을 포함하는 폴리부틸렌 옥사이드, 및 이의 블록 및 랜던 공중합체; 알킬, 아릴, 및 알킬아릴 아민, 예를 들면, 1급, 2급, 3급 및 4급 아민 및 폴리아민; 피롤리돈, 나프탈렌 축합물, 알킨, 카복실산, 알콜, 폴리올, 및 이들의 임의의 조합물을 포함한다. 계면활성제는 합성 또는 천연의 것일 수 있다. 계면활성제는 유체 중의 안료 입자의 콜로이드성 안정화에 사용되어 계면장력을 저하시켜서, 전기습윤을 일으키는데 필요한 전압을 감소시키고/시키거나 유체의 전도도를 증가시킬 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 상승제는, 예를 들면, 설폰산, 설폰산의 금속 염, 설폰산과 1급, 2급, 3급 및 4급 아민과의 염; 설폰아미드, 프탈이미도메틸, 아릴메틸, 알킬 아민, 카복실산, 카복실산의 염, 아미드 및 에스테르,; 카보닐, 아미도메틸, 알킬아미노메틸, 아릴아킬옥시, 아조의 페닐티오 및 페닌아미노 유도체, 금속 착체, 벤즈이미다졸론, 아조메틴, 메탄, 안트라퀴논, 프탈로시아닌, 페리논, 페릴렌, 디케토피롤로피롤, 인디고, 티오인디고, 디옥사진, 이소인돌린, 이소인돌리논, 이미노이소인돌린, 이미노이소인돌리논, 퀴나크리돈, 플라반트론, 인단트론, 안트라피리미딘, 퀴노프탈론, 이소비올란트론, 및 피란트론, 또는 이들의 임의의 조합물일 수 있다. 이러한 상승제는 또한 임의의 직접, 산성, 염기성(양이온성), 반응성, 뱃트, 황, 용매, 식품, 매염제, 천연 및 분산 염료, 이의 유도체, 또는 이의 임의의 조합물일 수 있다. 이는 또한 임의의 양이온성 염료와 임의의 음이온성 염료의 복합체일 수 있다. 이 상승제는 유체 중의 안료 입자를 안정화시키기 위한 안료 표면 개질을 위해 사용되어, 유동학적 특성을 증진시키고, 게면장력을 저하시키고/시키거나 유체의 전도도를 증가시킬 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 분산제는 다음의 부류들로부터 선택될 수 있다: 알킬렌 옥사이드, 예를 들면, 폴리에틸렌 옥사이드 , 폴리프로필렌 옥사이드 또는 폴리부틸렌 옥사이드; 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌이민, 폴리에테르 아민, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐옥사졸리돈, 폴리비닐메틸옥사졸리돈, 폴리스티렌, 폴리에폭사이드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리비닐 할로겐의 그룹으로부터 선택된 블록, 랜덤, 콤브, 그래프팅된, 수지상 중합체 또는 공중합체인 음이온성, 양이온성, 양쪽성(양성), 및 비이온성 중합체 또는 올리고머. 분산제는 기타 분산제, 계면활성제, 및 상승제와 함께 또는 개별적으로 사용될 수 있다. 특정의 상업적으로 이용가능한 분산제의 비제한적인 예는 Solsperse®(구입처: Noveon), Tegosperse®(구입처: Evonik), EFKA®(구입처: BASF), 및 Disperbyk®(구입처: BYK Chemie)이다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 수지는 개개의 천연 또는 합성 수지, 예를 들면, 로진 및 개질된 로진, 말레산 무수물 및 기타 불포화 화합물과의 로진 축합물, 검, 알키드, 아크릴레이트, 멜라민 알데히드, 페놀 알데히드, 우레아 알데히드, 에폭시, 폴리우레탄, 아세탈, 페놀화합물, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체 중에 포함되는 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드, 예를 들면, 폴리에틸렌 옥사이드 , 폴리프로필렌 옥사이드 또는 폴리부틸렌 옥사이드; 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌이민, 폴리에테르 아민, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐옥사졸리돈, 폴리비닐메틸옥사졸리돈, 폴리스티렌, 폴리에폭사이드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리비닐 할로겐으로부터 선택된 천연 또는 합성의 선형, 측쇄, 블록, 랜덤, 콤브, 그래프팅된, 수지상 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 이러한 중합체는, 설포-, 설폰아미도-, 카복시-, 카목스아미도-, 우레아-, 티오우레아-, 우레탄-, 아조-, 케토-, 옥시-, 옥시알킬-, 티오-, 아미노-, 아미노알킬-, 포스페이토-, 모노할로트리아졸로-, 디할로트리아졸로-, 비닐 설포노-, 페닐아미노 설포노-, 알킬, 폴리알킬, 알킬렌 글리콜, 알킬아릴, 할로겐, 알킬 및/도는 아릴 할로겐, 또는 이들의 조합물을 포함하는 하나 또는 다수의 그룹을 포함할 수 있다.
하나의 양태에서, 착색된 유체는 비수성 극성 용매, 자체 분산된 안료 및/또는 염료를 포함하고, 적어도 계면활성제, 분산제, 및 수지가 포함되지 않는다. 다른 양태에서, 착색된 유체는 계면활성제, 상승제 또는 분산제와 함께 비수성 극성 유체 중에 안정화된 적어도 하나의 유기 또는 무기 안료를 포함할 수 있다.
비수성 극성 용매를 포함하는 착색된 유체는 2008년 9월 12일자로 출원되고, 발명의 명칭이 "전기유체 장치, 가시적 디스플레이, 및 이러한 전기유체 장치의 제조 및 작동 방법"인 PCT/US2008/076168에 기술된 바와 같은, 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 이의 내용은 전문이 본원에서 참고문헌으로 포함되어 있다. 살생물제 및 소포제가 또한 가해질 수 있다.
비수성 극성 용매는 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 60.0 중량% 내지 99.9중량%의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 비수성 극성 용매는 80.0중량% 내지 약 99 중량%의 범위일 수 있다. 비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체의 안료 함량은, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여 약 0중량% 내지 약 40중량%의 범위일 수 있다. 하나의 예에서, 안료 함량은 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1중량% 내지 약 40중량%의 범위이다. 다른 예에서, 안료 함량은 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 1중량% 내지 약 20중량%의 범위이다. 0.1중량% 미만의 안료 농도는 대개 목적하는 색 강도를 제공하지 않을 것이며, 40중량% 초과는 대개 부적적한 유동학적 거동을 생성할 것이다. 비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체는, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 0중량% 내지 약 80중량%의 염료를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체의 염료 함량은, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1중량% 내지 약 50중량%의 범위일 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체는 도한 유체 중의 안료의 중량을 기준으로 하여 0중량% 내지 약 200중량% 분산제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 유체 중의 안료의 중량을 기준으로 하여 0.1중량% 내지 약 80중량% 분산제를 포함할 수 있다. 착색된 유체는 또한 안료의 중량을 기준으로 하여, 0중량% 내지 약 30중량% 상승제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 안료의 중량을 기준으로 하여 0중량% 내지 12중량% 상승제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 안료의 중량을 기준으로 하여, 0.1중량% 내지 12중량%를 포함할 수 있다.
착색된 유체는 또한, 유체 중의 안료의 중량을 기준으로 하여, 0중량% 내지 약 200중량% 계면활성제, 수지 및/또는 중합체를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 0중량% 내지 10중량% 계면활성제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 약 0.1중량% 내지 약 10중량% 계면활성제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 안료의 중량을 기준으로 하여 0중량% 내지 80중량% 수지 및/또는 중합체를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 0.1중량% 내지 약 80중량% 수지 및/또는 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 착색된 유체는 또한 착색제의 중량을 기준으로 하여, 0중량% 내지 5중량% 소포제 및/또는 살생물제를 포함할 수 있다. 여전히 다른 예에서, 착색된 유체는 착색제의 중량을 기준으로 하여, 0.1중량% 내지 5중량% 소포제 및/또는 살생물제를 포함할 수 있다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체는 약 -40℃ 내지 약 80℃의 콜로이드성 안정성을 나타낼 수 있으며, 약 5 μS/cm 초과의 전도도를 갖는다. 다른 예에서, 착색된 유체는 약 5 μS/cm 내지 약 500 μS/cm의 전도도를 갖는다. 여전히 다른 예에서, 착색된 유체는 15 μS/cm 내지 100 μS/cm의 전도도를 갖는다. 여전히 다른 예에서, 착색된 유체는 약 20 μS/cm 초과의 전도도를 갖는다.
또한, 비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체는 25℃에서 10 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력을 가져야 한다. 다른 예에서, 표면장력은 25oC에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm이다.
비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체의 동적 점도는 25oC에서 1000 cP 미만이어야 한다. 다른 예에서, 동적 점도는 25oC에서 0.1 cP 내지 500 cP이다. 여전히 다른 예에서, 동적 점도는 25oC에서 0.5 cP 내지 100 cP이다.
착색된 유체의 EWRR은 10 내지 80%의 범위이다. 다른 예에서, 이 범위는 40 내지 80%의 범위이다.
이제, 비극성 용매와 관련하여, 비극성 용매는 선형 또는 분지형 알칸, 예를 들면, 도데칸 및 테트라데칸, 아릴알칸, 지방산, 알콜, 방향족 또는 지환족 탄화수소, 헤테로사이클릭 화합물, 할로겐화 탄화수소, Si 또는 Ge를 기준으로 한 중합체 또는 올리고머, 예를 들면, 실리콘 오일, 사이클릭 실록산, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 비극성 용매는 또한 액체 대신에 기체일 수 있다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체용 착색제는 흑색으로 착색된 유체를 제공하기 위한 것과 같이, 유기 안료, 염료, 예를 들면, 뱃트 및 분산 염료, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 착색제의 비제한적인 예는 다음 화합물 부류에 속하는 것들을 포함한다: 흑색으로 착색된 유체를 제공하기 위한 것들과 같은, 아조, 아진, 벤즈이미다졸론, 아조메틴, 메틴, 안트로퀴논, 아릴아미노퀴논, 프탈로시아닌, 페리논, 디케토피롤로피롤, 인디고, 티오인디고, 디옥사진, 이소인돌린, 이소인돌리논, 이미노이소인돌린, 이미노이소인돌리돈, 퀴나크리돈, 플라반트론, 인단트론, 인탄트론, 인단트렌, 인돌티아나프텐, 안탄트론, 안트라피리미딘, 페릴렌, 퀴노프탈론, 비올란트론, 이소비올란트론, 비올란트렌, 피란트론, 또는 이의 조합물.
착색제의 특정한 비제한적인 예는 C.I. 피그먼트 블랙 1, 2, 3, 31, 및 32; C.I. 피그먼트 그린 7, 36, 37, 47, 54, 및 58; C.I. 피그먼트 블루 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 21, 22, 60, 64, 65, 75, 및 76; C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 29, 31, 33, 및 37; C.I. 피그먼트 레드 122, 123, 144, 149, 166, 168, 170, 171, 175, 176, 178, 179, 180,183, 189, 190, 192, 196, 202, 208, 209, 214, 216, 220, 221, 224, 226, 242, 248, 254, 255, 260, 264, 및 271; C.I. 피그먼트 오렌지 36, 40, 43, 51, 60, 61, 62, 64, 66, 69, 71, 72, 73, 및 77; C.I. 피그먼트 옐로우 24, 74, 83, 93, 94, 95, 108, 109, 110, 120, 123, 138, 139, 150, 151, 154, 155, 167, 170, 171, 173, 174, 175, 180, 181, 185, 192, 193, 194, 199, 213, 및 218; C.I. 뱃트 블랙 1, 2, 7, 8, 9, 16, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 28, 29, 30, 35, 44, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 63, 64, 65; C.I. 뱃트 브라운 1,3, 5, 8, 9, 11, 14, 16, 21-26, 31, 33, 34, 37,39, 42, 44, 45, 57; C.I. 뱃트 그린 1, 2, 3, 4-7, 8, 9, 11-14, 17, 22, 23, 29, 30; C.I. 뱃트 블루 1-4, 5, 6, 7-12, 13, 14-16, 18-22, 25, 26, 28-33, 35-37, 40-43, 47, 48, 51, 53, 64, 67; C.I. 뱃트 바이올렛 1-5, 8-10, 13-19; C.I. 뱃트 레드 1-2, 5,6, 10, 18-21, 23, 24, 26, 28-35, 37-42, 44, 45, 47, 48, 61; C.I. 뱃트 오렌지 1-7, 9, 11, 13, 15-21, 29, 32; C.I. 뱃트 옐로우 1-5, 9-13, 17, 18, 20-21, 23, 26-29, 31, 33, 44, 46.
하나의 예에서, 비극성 용매를 갖는 착색된 유체는 검정색으로 착색된 유체를 정의한다. 이러한 목적으로, 착색제는 검정색으로 착색된 유체를 제공하도록 구체적으로 선택할 수 있다. 카본 블랙, 예를 들면, C.I. 피그먼트 블랙 7, 및 특정한 기타 유기 안료는 고 전도도로 인하여 본 발명의 비극성 유체에 적합하지 않다. 또한, 비극성 용매를 갖는 검정색으로 착색된 유체는 상기한 바와 같은 2개 이상의 비전도성 착색제의 조합물 또는 개개의 유기 착색제로 제조할 수 있다. 하나의 예에서, 검정색으로 착색된 유체는 C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 오렌지 5, 및 C.I. 피그먼트 바이올렛 23의 블레드를 포함한다. 다른 예에서, 착색제는 특성이 비전도성 또는 일반적으로 비전도성이다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체용 계면활성제, 상승제, 분산제 및 기타 첨가제는 특성이 비이온성이어야 하며, 착색된 유체의 전도도를 증가시키지 않아야 한다. 하나의 양태에서, 비극성 용매를 갖는 착색된 유체 내로 포함되는 착색제, 계면활성제, 상승제, 분산제 및 기타 첨가제는 또한 전기장의 인가에 의해 영향을 받지 않아서 전기영동 또는 이전기영동에 의해 유체를 통해 운동하도록 하여야 한다. 다른 양태에서, 비극성 용매를 갖는 착색된 유체 내로 포함되는 착색제, 계면활성제, 상승제, 분산제 및 기타 첨가제는 전기 장의 적용에 의해 영향을 받아서 전기영동 또는 이전기영동에 의해 유체를 통해 운동하도록 하여야 한다. 적합한 계면활성제의 비제한적인 예는 폴리알킬렌 글리콜 및 이의 유도체이다. 적합한 분산제의 비제한적인 예는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐옥사졸리돈, 폴리스티렌, 폴리에폭사이드, 폴리우레탄, 및 폴리비닐 할로겐이다. 시판되는 분산제의 비제한적인 예는 Solsperse®(Noveon), Tegosperse®(Evonik), EFKA®(BASF), 및 Disperbyk®(BYK Chemie)이다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체의 안료 함량은, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0중량% 내지 약 40중량%의 범위일 수 있다. 하나의 예에서, 안료 함량은, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량%의 범위이다. 다른 예에서, 안료 함량은, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 1 중량% 내지 약 20 중량%의 범위이다. 0.1 중량% 미만의 안료 농도는 대개 목적하는 색상 강도를 제공하지 않을 것이며, 40중량% 초과의 안료 농도는 대개 부적적한 유동학적 거동을 생성할 것이다. 비극성 용매를 갖는 착색된 유체는, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 0중량% 내지 약 80중량%의 염료를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체의 염료 함량은, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1중량% 내지 약 50중량%의 범위일 수 있다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체는 또한 유체 중의 안료의 중량을 기준으로 하여 0 중량% 내지 약 200 중량% 분산제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 유체 중의 안료의 중량을 기준으로 하여, 0.1 중량% 내지 약 200 중량% 분산제를 포함할 수 있다. 착색된 유체는 또한 안료의 중량을 기준으로 하여 0 중량% 내지 약 30 중량% 상승제 및 유체 중의 안료의 중량을 기준으로 하여 0 중량% 내지 약 200 중량% 계면활성제 및/또는 중합체를 포함할 수 있다.
또한, 비극성 용매를 갖는 착색된 유체는 25℃에서 25 dyne/cm 미만의 표면장력을 가져야 한다. 다른 예에서, 표면장력은 25oC에서 10 dyne/cm 내지 25 dyne/cm이다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체의 동적 점도는 25oC에서 1000 cP 미만이어야 한다. 다른 예에서, 동적 점도는 25oC에서 0.1 cP 내지 500 cP이다. 여전히 다른 예에서, 동적 점도는 25oC에서 0.5 cP 내지 100 cP이다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체는 또한 -40℃ 내지 약 80℃의 콜로이드성 안정성을 나타낼 수 있으며 유전상수는 3 미만이다. 다른 예에서, 유전상수는 1 내지 3이다. 또한, 비극성 용매를 갖는 착색된 유체의 전도도는 0 pS/cm 내지 5 pS/cm의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 착색된 유체는 전도도가 0 pS/cm 내지 1 pS/cm의 범위이다. 낮은 전도도는 더 신속한 변환 속도 및 장치의 표면의 더 적은 파울링(fouling)으로 고 성능을 제공한다. 낮은 전도도는 또한, 전하가 인가되는 경우 접촉각을 더 효과적으로 보유한다. 반면에, 전도도를 증가시키는 물질에 있어서, 착색된 유체는 이완하는 반면 전합은 여전히 인가되는 데, 이는 함께 전기습윤의 금지 또는 접촉각의 감소에 의해 나타난다.
다른 양태에서, 다수의 착색된 유체가 함께 조합된다. 예를 들면, 비수성 극성 용매 및/또는 염료를 갖는 착색된 유체는 비극성 용매 및 안료를 갖는 착색된 유체와 조합될 수 있으며, 각각은 위에서 토의한 바와 같은 추가의 임의 성분들 포함한다. 비극성 용매를 갖는 착색된 유체는 비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체와 혼화성이 아니어야 하며, 이와 함께 안전한 에멀젼을 형성하지 않아야 한다. 이러한 목적으로, 비극성 용매는 약 10% 미만인 비수성 극성 용매와 교가 용해도 수준을 가져야 한다. 하나의 예에서, 교차 용해도는 약 1% 미만이다. 또한, 비수성 극성 용매의 성분은 비극성 용매 내로 이동되지 않아야 하거나 이의 역이어야 한다. 비수성 극성 용매와 비극성 용매 사이의 계면장력은 약 2 내지 약 55 dyne/cm일 수 있다. 다른 예에서, 비수성 극성 용매와 비극성 용매 사이의 계면장력은 약 5 내지 약 55 dyne/cm일 수 있다. 비극성 용매가 기체인 경우, 계면장력은 약 10 내지 약 55 dyne/cm일 수 있다. 다른 예에서, 비극성 용매가 기체인 경우, 계면장력은 약 15 내지 약 55 dyne/cm일 수 있다. 계면장력이 너무 낮은 경우, 비수성 극성 용매와 비극성 용매의 혼합이 일어날 것이며, 너무 높으면, 전기습윤 응답을 위해 더 높은 전압이 필요할 것이다. 비극성 용매는 또한 약 2 dyne/cm 내지 약 60 dyne/cm의 탈이온수를 갖는 게면장력 값을 가질 수 있다.
착색된 유체 내에 포함되는 안료 입자는, 역학적 광 산란 입자 크기 분석을 기준으로 하여, 약 10 nm 내지 5000 nm의 범위의 평균 중량 직경을 가질 수 있다. 하나의 예에서, 평균 중량 직경은 약 20 nm 내지500 nm의 범위이다.
안료는 1931 CIE 유채도 다이아그램(Chromacity diagram)에서 도시된 바와 같이 (0.3; 0.4), (0.4; 0.3), (0.3; 0.3)의 최소 맥스웰 트라이앵글(Maxwell triangle)에 상응하는 색 포화도를 제공할 수 있다.
착색된 유체의 바람직한 기여는 주어진 장치에 대한 바람직한 시간에 비한 유체의 안정성이다. 안정성은 일반적으로 장치의 작동성, 입자크기분포, 유동학적 특성(예: 점도) 등으로 특징지울 수 있다. 또한, 착색된 유체는 장치의 소수성 또는 친수성 특징부의 표면을 파울링(fouling)하지 않는다. 용어 "파울링"은 착색된 유체 내의 성분, 예를 들면, 안료 입자, 중합체 및, 유체의 기타 성분이 명확성 및 의도한 장치 성능을 갖을 방해하지 않도록 하는 방법으로 운동 또는 변환을 수행하는 경우 소수성 및/또는 친수성 특징부에 잔류(표면에 부착)하는 부정적인 현상을 포함하는 것을 의미한다. 착색된 유체는 파울링 없이 투여 및 변환시킬 수 있다.
착색된 유체를 제조함에 있어서, 성분들은 500 내지 12,000 RPM의 범위의 회전 점도로 고속 교반기가 장착된 용기 속에서 예비혼합할 수 있다. 혼합물은 이후에, 이에 제한되지는 않지만 회전 볼 밀, 진동 밀, 교반된 수평 또는 수직 매체 밀, 바스켓 밀, 로터/스테이터 형 기계(rotor/stator type machine), 또는 분쇄기(attritor)와 같은 공지된 분쇄 장치를 이용하여 분쇄할 수 있다. 혼합물은 뱃치 작동 또는 재회전 및/또는 이산 통과(discrete pass)를 사용하여 분쇄할 수 있다. 임의의 공지된 유형 및 크기의 매질을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 크기가 30 ㎛ 내지 약10 cm의 범위인 유리, 세라믹, 모래, 중합체, 금속 매질을 사용할 수 있다. 전형적인 분쇄기는 Eiger, Netzsch, Buhler, Premier, Chicago Boiler, Drais, Union Process 등에서 제조한 것들을 포함한다. 또한, 착색된 유체는 회전 볼 밀 또는 교반된 볼 밀과 같은 뱃치 공정 장치에서 제조할 수 있다. 전자는 Paul-O-Abbe에 의해 제공된 것들로 유형화되며, 후자는 Union Process에 의해 공급된 것들로 유형화된다. 둘중 어느 하나의 매질 크기는 위에서 나타낸 바와 같은 크기 범위일 수 있으며, 매질 형태는 원형, 규칙형, 비규칙형, 또는 이의 혼합물일 수 있다. 착색된 유체는 또한 IKA Works, Baker-Perkins 등과 같은 전단 메카니즘을 갖는 임의의 고에너지 분산기, 시그마 블레이드 혼합기에서 제조할 수 있다. 착색된 유체는 임의로 여과하고/하거나 원심분리하여 큰 안료 입자, 파괴된 매질 또는 오염물을 제거할 수 있다. 당해 분야에 공지된 기타 제조방법을 또한 사용할 수 있다. 하나의 양태에서, 착색된 유체의 농축된 착색제 분산액(분쇄 기재)은 먼저 제조한 다음 모든 기타 필요한 성분들을 혼합하여 최종 착색된 유체를 형성한다. 위에서 기술된 본 발명에 이의 정신 및 영역으로부터 벗어나지 않고 각종 변화 및 변형을 가할 수 있다. 모든 설명은 단지 설명을 위한 것이며 제한하려는 것은 아니다.
본 발명에 따르는 착색된 유체, 및 전기 습윤, 전기 유체, 또는 전기영동 장치용 착색된 유체, 및 전기습윤, 전기유체 및 전기영동 장치를 사용하면 신뢰도, 분산된 상태에서의 높은 수준의 채도, 및 디스플레이 기술에서 고 콘트라스트 비를 성취하는 능력에서의 개선을 제공한다.
도 1a는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 디스플레이 화소로서 작용하는 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 1b는, 화소의 디스플레이 상태가 변경된, 도 1a의 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 디스플레이 화소로서 작용하는 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 2b는 화소의 디스플레이 상태가 변화된, 도 1a의 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 디스플레이 화소로서 작용하는 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 3b는 화소의 디스플레이 상태가 변화되는, 도 3a의 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 3c는 화소의 디스플레이 상태가 변화되는, 도 3c의 전기습윤 장치의 도식적인 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 하나의 양태에 따르는 디스플레이 화소로서 작용하는 전기영동 장치의 도식적인 단면도이다.
도 4b는 화소의 디스플레이 상태가 변화된, 도 4a의 전기영동 장치의 도식적인 단면도이다.
실시예
다음 실시예들은 본 발명의 상세한 사항들을 설명하며 본 발명의 정신 및 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다. 달리 나타내지 않는 한, % 및 부는 항상 중량% 및 중량부를 나타낸다.
시험 과정.
착색된 유체의 점도는 T = 25℃, 회전 속도 30 RPM, 및 스핀들 수(spindle number) 18에서 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer) LVDV-II + Pro를 사용하여 측정한다.
입자 크기 분포는 NanotracTM 250, NPA 250 (Microtrac, Inc.) 및 MicrotracTM UPA (Microtrac, Inc.)을 사용하여 측정한다.
안정성 시험은 착색된 유체의 샘플을 폐쇄 용기 속에 25℃에서 4주 동안 위치시킴으로써 수행한다. 당해 분야의 숙련가들이 이해할 수 있는 바와 같이, 착색된 유체는, 착색제가 육안으로 측정하여 용액으로부터 낙하되지 않는 경우 색상 안정성인 것으로 고려된다. 다시 말해서, 착색제는 바람직하게는 시험 지속 동안 착색된 유체 내에 바람직하게는 균질하게 분산된 채 잔류한다.
비수성 극성 및 비극성 용매를 갖는 착색된 유체에 대한 계면장력은 점적 장력측정기 (drop tensiometer) IFT TrackerTM(Teclis)를 사용하여 측정한다. 이 장력측정기는 점적 형태 분석을 이용하여, 점적 형태라 점적에 작용하는 계면장력 및 중력의 힘에 의해 측정되는 경우 표면장력 또는 계면장력을 계산한다. 펜던트 점적(pendant drop) 또는 상승 점적 형태 중의 하나가 사용되며, 형태는 유체의 비중 및 광학 특성으로 측정된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 비수성 극성 용매를 갖는 착색된 유체는 전압 인가로 소수성 유전체 및 전극 기판 위의 접촉 각의 변화를 평가함으로써 전기습윤 능력에 대해 시험한다. SnO2:In2O3 피복된 유리는 1.2 내지 1.3 ㎛ 파릴렌 C 유전체 및 약 100 nm Cytonix Fluoropel 1601V 소수성 불소중합체를 주변으로서 함께 피복한다. 또한, 산화주석인듐(ITO) 피복된 유리는 약 100 nm Al2O3 및 약 50 nm Asahi Cytop CTL-809M 소수성 불소중합체로 피복할 수 있다. 기판의 ITO 층에 한 점에서 부착된 전도성 와이어는 접지 전극으로서 작용한다. 기판은 투명한 비극성 용매 중에 가라앉으며, 비수성 극성 유체를 갖는 착색된 유체의 점적은 표면 위에 위치한다. 직류 또는 교류인 -30V 내지 30V의 범위의 단계적 전압은 텅스텐 캣 휘스커 탐침(tungsten cat whisker probe)을 통해 점적에 공급되며 각각의 전압에서 점적의 접촉 각을 기록하고 VCA Optima 소프트웨어 프로그램(AST 제품)을 이용하여 계산한다[참조: Balaji Raj et al., "Ion and Liquid Dependent Dielectric Failure in Electrowetting Systems", Langmuir | 3b2 | ver.9 | 18/7/09; 이의 내용은 전문이 본원에서 참조문헌으로 포함된다].
비극성 용매를 갖는 착색된 유체의 전기 전도성은 Scientifica 627 Conductivity Meter (Princeton Instruments)를 이용하여 25℃에서 측정한다.　유전 상수는 Scientifica 870 Liquid Dielectric Constant Meter (Princeton Instruments)를 이용하여 25℃에서 측정한다.
비극성 용매를 갖는 착색된 유체의 전기습윤 성능은 전압 인가를 사용한 소수성 유전체 및 전극 기판 위에 탈이온수 중의 착색된 유체의 점적을 위한 접촉각의 변화를 관찰함으로써 평가한다. SnO2:In2O3 피복된 유리는 1 ㎛ 파릴렌 C 유전체 및 약 100 nm Cytonix Fluoropel 1601V 소수성 불소중합체로 피복한다. 이 기판은, 착색된 유체가 제2 기판과 함께 사용되는 경우 갭을 제공하는 지정된 높이의 특징을 포함한다. 탈이온수는 하부의 소수성 기판에 위치하며, 이는 이후에 SnO2:In2O3 피복된 유리의 상부 기판으로 피복된다. 착색된 유체의 점적은 갭 내로 주입되어 소수성 하부 기판과 접속하도록 한다. 교류 또는 직류 전압을 물에 가하여 비극성 유체의 운동을 관찰한다. 바람직한 성능은 소수성 표면의 착색된 유체의 접촉각의 증가 및 전압이 인가되는 경우 이의 표면적의 상응하는 감소, 및 전압이 제거되는 경우 초기 접촉각 및 표면적으로의 복귀로 나타낸다.
시험 목적으로, 분산을 위한 예비혼합은 코울즈 블레이드(Cowles blade)가 장착된 디스퍼맷 고속 혼합기(VMA-Getzmann GMBX)를 이용하여 5,000RPM에서 30분 동안 모든 성분들을 균질화함으로써 실온에서 제조한다. 분쇄가 필요한 경우, 예비혼합은 Mini 50 Laboratory Bead Mill M50-VSE-EXP (Eiger Machinery, Inc.) 속에서 1시간 동안 0.8내지 1.0 mm 세라믹 매질을 사용하여 분쇄한다.
실시예 1
100부의 탈이온수 및 자체 분산된 C.I. 피그먼트 블루 15:4(제조원: Cabot)의 100부의 Cab-o-Jet®250C 10% 수성 분산액을 유리 비이커 속에 두고, 50부의 30% HCl로 산성화하였다. 이 슬러리를 85 내지 90℃로 가열하고 이 온도에서 1시간 동안 교반하였다. 가열 분산액을 여과하고, 프레스-케이크를 탈이온수로 세척하여 중성 pH로 만들고, 메탄올의 2개의 100부 부분으로 세척하고, 안료를 오븐 속에서 50℃에서 밤새 건조하였다. 암청색 분말을 이후에 분쇄한다. 10부의 안료를 비수성 극성 용매인 90부의 프로필렌 글리콜(PG)과 예비혼합한 다음, 슬러리를 1시간 동안 분쇄하여 시안 착색된 유체를 수득한다.
실시예 2
유체는 PG를 비수성 극성 용매인 프로필렌 카보네이트(PC)로 대체시키는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하여 시안 착색된 유체를 수득한다.
실시예 3
유체는 Cab-o-Jet®260M을 자체 분산된 C.I. 피그먼트 레드 122(제조원: Cabot)의 Cab-o-Jet®260M 10% 수성 분산액으로 대체시키는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조한다. 이후에, 암적색 분말을 분쇄한다. 10부의 안료를 90부의 프로필렌 카보네이트(PC)와 예비혼합한 다음, 슬러리를 1시간 동안 분쇄하여 마젠타(magenta) 착색된 유체를 수득한다.
실시예 4
20부의 C.I. 피그먼트 레드 254, 226-0200(제조원: Sun Chemical Corp.), 2.7부의 우선적 퀴나크리돈 유도체 #1, 10부의 중합체성 분산제 Solsperse®20,000 (제조원: Noveon), 및 67.3부의 프로필렌 카보네이트 (제조원: Huntsman)를 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여 응집되지 않고 바랍직한 안료 농도로 적합한 용매로 추가로 희석될 수 있는 20% 안료 함량을 갖는 적색으로 착색된 유체를 형성한다.
대조 실시예 4a
20부의 C.I. 피그먼트 레드 254 Irgazin® DPP BTR (제조원: Ciba), 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (제조원: Noveon), 및 70부의 프로필렌 카보네이트 (제조원: Huntsman)를 예비혼합하여, 분쇄할 수 없는 고점성 페이스트를 수득한다. 페이스트를 추가량의 프로필렌 카보네이트로 안료 함량을 10%로 강하하는 희석은 샘플을 분쇄할 수 있는 지점으로 증진시키지 않았다.
실시예 5
20부의 C.I. 피그먼트 블랙 7, Nipex®150 (제조원: Evonik), 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (제조원: Noveon), 및 70부의 프로필렌 카보네이트 (제조원: Huntsman)를 예비혼합하고 1시간 분쇄하여, 응집없이 적합한 용매로 목적하는 안료 농도로 추가로 희석시킬 수 있는 20% 안료 함량을 갖는 흑색으로 착색된 유체를 형성한다.
실시예 6
20부의 C.I. 피그먼트 블랙 7, Nipex® 50 (제조원: Evonik), 구리 프탈로시아닌 Solsperse® 12,000을 기본으로 한 2부의 청색 상승제, 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (상기 둘 다의 제조원: Noveon), 및 68부의 프로필렌 카보네이트 (제조원: Huntsman)을 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여, 응집없이 적합한 용매로 목적하는 안료 농도로 추가로 희석시킬 수 있는 20% 안료 함량을 갖는 흑색으로 착색된 유체를 형성한다.
실시예 7
20부의 C.I. 피그먼트 레드 254, 226-0200, (제조원: Sun Chemical Corp.), 2.7부의 우선권 퀴나크리돈 유도체 #2, 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (제조원: Noveon), 및 67.3부의 프로필렌 카보네이트(제조원: Huntsman)를 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여, 응집없이 적합한 용매로 목적하는 안료 농도로 추가로 희석시킬 수 있는 20% 안료 함량을 갖는 적색으로 착색된 유체를 형성한다.
실시예 8
20부의 C.I. 피그먼트 블랙 7, Nipex® 50 (제조원: Evonik), 및 전문의 내용이 본원에서 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제7,329,315호의 실시예 5에 기술된 10부의 분산제, 및 70부의 프로필렌 글리콜을 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여, 응집없이 적합한 용매로 목적하는 안료 농도로 추가로 희석시킬 수 있는 20% 안료 함량을 갖는 흑색으로 착색된 유체를 형성한다.
실시예 9
15부의 피그먼트 블랙 7, Nipex® 50 (제조원: Evonik), 구리 프탈로시아닌 Solsperse®12,000을 기본으로 한 2부의 청색 상승제, 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (둘 다의 제조원: Noveon), 9부의 이소부탄올, 및 64부의 프로필렌 글리콜을 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여, 응집없이 적합한 용매로 목적하는 안료 농도로 추가로 희석시킬 수 있는 15% 안료 함량을 갖는 흑색으로 착색된 유체를 형성한다.
실시예 10
20부의 C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 226-6700 (제조원: Sun Chemical Corp.), 2.7부의 우선적 퀴나크리돈 유도체 #2, 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (제조원: Noveon), 및 67.3부의 프로필렌 카보네이트 (제조원: Huntsman)를 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여, 응집없이 적합한 용매로 목적하는 안료 농도로 추가로 희석시킬 수 있는 20% 안료 함량을 갖는 적색으로 착색된 유체를 형성한다.
비교 실시예 10a
20부의 C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 226-6700 (제조원: Sun Chemical Corp.), 10부의 중합체성 분산제 Solsperse® 20,000 (제조원:Noveon), 및 70부의 프로필렌 카보네이트(제조원: Huntsman)를 예비혼합하고 1시간 동안 분쇄하여, 분쇄할 수 없는 고점성 페이스트를 수득한다. 페이스트를 추가량의 프로필렌 카보네이트로 안료 함량을 10%로 강하하는 희석은 샘플을 분쇄할 수 있는 지점으로 증진시키지 않았다.
실시예 1내지 10a에 대한 결과/데이타는 하기 표 1에 나타낸다. 비교실시예 4a 및 10a는 10% 피그먼트 함량에서 분쇄할 수 없었으며, 이에 따라 본원에서 기록하지 않는다.
착색된 유체 특성
실시예 안료 함량 점도 (30 RPM ) 입자크기d50 계면표면장력 25 o C 에서 4주 동안 안정성 EWRR
　 　 % cP nm Dyne / cm 　 %
1 C.I. PB15:4 10 97.0 99 7.8 1 예 53
2 C.I. PB15:4 10 33.0 159 9.0 1 예 50
3 C.I. PR122 5 54.0 1138 8.5 1 아니오 47
4 C.I. PR254 10 7.9 341 <5.0 2 예 63
5 C.I. PBl 7 5 5.6 140 6.9 2 예 58
6 C.I. PBl 7 10 11.8 142 <5.0 2 예 62
7 C.I. PR254 5 5.4 380 <5.0 2 예 61
8 C.I. PBl 7 5 63.6 236 3 5.0 2 예 63
9 C.I. PBl 7 5 41.0 136 3 3.4 2 예 65
10 C.I. PV19 5 8.4 230 6.8 2 예 59
1 테트라데칸에서 측정함
2 블렌드 90:5:5 Dow Corning OS-30:OS-20:OS-10에서 측정함
3 MicrotracTM UPA에서 측정한 입자크기
실시예 11
3.5부의 페릴렌 블랙 피그먼트(제조원: Sun Chemical Corp) 및 비극성 용매인 66.5부의 도데칸을 1.5시간 동안 분쇄하여 5% 안료 함량을 갖는 흑색으로 착색된 유체를 수득한다. 흑색으로 착색된 유체의 전도도는 0 pS/cm이었고 유전상수는 2.05이었다. 이 유체는 1% 안료 함량으로 희석되었고, 양호한 전기습유 특성을 입증하였다.
비교실시예 11a
흑색으로 착색된 유체는, 페릴렌 블랙 안료를 Special Black® 250 (제조원: Evonik)으로 대체시키는 것을 제외하고는 실시예 11과 같이 제조하였다. 흑색으로 착색된 유체의 전도도는 14.6-20 pS/cm이었고 유전상수는 11 내지 13.3이었다. 이 유체는 1% 안료 함량으로 희석하였고 불량한 전기습윤 성능을 나타내었다.
본 발명의 착색된 유체의 각종 양태를 사용하여, 컬러 필터, 잉크젯 잉크, 액체 토너 및 현상기에서, 전기숩유느 전기유체 및/또는 전기영동의 원리로 작동하는 전자 디스플레이에서 착색을 제공할 수 있다.
하나의 특정 양태에서, 본 발명의 양태의 책색 유체는, 이미지를 생성하기 위한 전기습윤 원리에 따라 작동하는 디스플레이에서 사용할 수 있다. 일반적으로, 전기습윤 장치는 극성 유체 및 비극성 유체로 충전되는 다수의 개개 화소를 포함한다. 각각의 화소에 인가되거나 이로부터 제거되는 전압은 극성 유체의 운동을 유발하고 이에 따라, 예를 들면, 화소의 외관 또는 상태를 착색된 상태에서 비착색된 또는 투명 상태로 변화시킨다.
디스플레이에서 전기습윤 장치로 사용하기 위한 대표적인 화소(10)는 도 1a, 도 1b에 본 발명의 하나의 양태로서 나타낸다. 비극성 유체(14) 및 본 발명의 양태들 중의 하나와 일치하는 적어도 하나의 착색제 및 적어도 하나의 비수성 극성 용매를 포함하는 극성 유체(12)는 저장소(16) 내부에 국한된다. 저장소(16)는 제1 전극(18)과 제2 전극 (20) 사이에 부착된다. 각각의 전극(18,20)은 불소 중합체와 같은 절연체로 이루어진 각각의 소수성 피복(22,24)에 의해 피복된다. 적층된 배열내의 유체(12,14), 전극(18,20) 및 피복물(22,24)은 기판(26,28)에 의해 지지된다. 전압 공급원(30)은 전극(18,20) 사이에 연결되며 디스플레이의 화소에 대한 조절 회로(나타내지 않음)와 추가로 연결되어 화소(10)가 디스플레이 상태를 어드레싱할 수 있도록 한다.
광을 기판(26)에 공급하고 유체(12,14), 전극(18,20), 피복물(22,24), 및 기판(28)의 적층물을 통해 화소(10)의 외부 환경으로 지향시킨다. 도 1a에 나타낸 바와 같이 전극(18,20)에 대하여 전압 공급원(30)에 의해 인가된 전압의 존재하에, 극성 유체(12)는 소수성 피복물(22) 위에 필름을 형성하여 화소(10)가 필름의 착색과 관련된 가시적 외관을 갖도록 한다. 예를 들면, 극성 유체(12)가 적색인 경우, 적색 파장의 광은 화소(10)으로부터 관찰된다. 극성 유체(12)의 색상은 화소(10)을 통해 투과된 광에서 명백한데, 그 이유는 소수성 피복(22)의 영역 위의 극성 유체(12)의 표면적이 증가하기 때문이다. 전위차가 도 1b에 나타낸 바와 같이 제거되는 경우, 극성 유체(12)는 이의 형태 및 이에 의해 소수성 피복물(22)의 표면에 대한 이의 접촉각을 변화시킴으로써 응답한다. 극성 유체(12)의 가시적 착색화는 도 1b의 디스플레이 상태에서 덜 명백한데, 그 이유는 더 적은 광이 극성 유체(12)를 통해 투과되며, 비교함으로써, 더 많은 광이 비극성 유체(14)를 통해 투과한다. 극성 유체(12)의 착색화가 결핍되는 비극성 유체(14)는, 전압이 도 1b의 전극(18,20)으로부터 부재하는 경우, 소수성 피복물(22)의 대부분의 표면적을 우선적으로 습윤시킨다. 비극성 유체(14)는 비-착색되거나 투명할 수 있다. 화소(10)와 유사한 기타 화소(나타내지 않음)의 대조적인 디스플레이 상태와 함께, 도 1a, 1b에 나타낸 화소(10)의 이들 2개의 대조적인 디스플레이 상태를 디스플레이에 의해 사용하여 이미지를 발생시킬 수 있다. 전위차가 화소(10)의 전극(18,20)들 사이에 재인가되는 경우, 극성 필름(12)은 도 1b의 디스플레이 상태로부터 도 1a의 디스플레이 상태로 복귀할 것이다.
당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 화소(10)가 각종 대안적인 구성을 가질 수 있고, 도 1a,1b에 나타낸 구성을 변화시킬 수 있다는 것을 인지할 것이다. 대안적인 양태에서, 화소(10)는, 인가된 전위차가 극성 유체(12)가 도 1a에서와 같이 필름을 형성하고 인가된 전위차의 제거가 도 1b에서 증가된 접촉각의 상태를 생성하도록 구성할 수 있다. 또한, 극성 유체(12)는 전위차에 의해, 극성 유체(12)가 가시적이지 않고 관찰자로부터 숨겨지는 화소(10) 내의 위치로 전위차에 의해 이동될 수 있다.
유사한 도면부호가 도 1a에서 유사한 특징부를 나타내는 도2a 및 2b와 관련하여, 본 발명의 양태들 중의 하나와 일치하는 적어도 하나의 비극성 용매 및 적어도 하나의 착섹제를 포함하는, 비극성 유체(14)은, 바람직하게는 흑색인 착색화를 가질 수 있으며, 이미지를 생성하는 극성 유체(12)와 함께 디스플레이 화소(10)에 사용될 수 있다. 하나의 양태에서, 흑색으로 착색된 비극성 유체(14)는, 어두운, 예를 들면, 흑색, 이미지 부분을 생성하는, 도 2adp 나타낸 바와 같은 소수성 피복물(22) 위에 필름을 형성한다. 전위차가 도 2b에서와 같이 인가되는 경우, 극성 유체(12)는 소수성 피복물(22)을 습윤시킬 것이며, 비극성 유체(14)는, 예를 들면, 감소된 표면적을 특징으로 하는 점적 특성화를 형성한다. 결과적으로, 비극성 유체(14)의 색상은 화소(10)의 작은 가시적 영역으로 국한되며, 화소(10)의 외관은 주로 극성 유체(12)의 착색화를 반영할 것이며, 이는 착색되지 않거나 투명할 것이다. 화소(10)와 유사한 기타 화소(나타내지 않음)의 대조적인 디스플레이 상태와 함께, 도 2a, 2b에 나타낸 화소(10)의 이들 2개의 대조적인 디스플레이 상태는 디스플레이에 의해 사용하여 이미지를 발생시킬 수 있다.
유사한 도면 부호가 도 1a,1b에서 유사한 특징부를 나타내는 도 3a 내지 c와 관련하여, 및 본 발명의 하나의 양태에 따라, 본 발명의 양태들 중의 극성 유체(12)는, 극성 유체(12)의 점적이 가시적 위치(도 3a)로부터 가시적 위치(도 3c)로 화소(40) 내에서 운동하는 디스플레이의 화소(40)에서 사용될 수 있다. 기판(26,28)과 유사한 기판이 존재하지만 명확화하는 관점에서 생략한다. 비가시적 위치와 가시적 위치 사이의 극성 유체(12)의 이동은 도 3b에서 명백하다. 화소(40)의 전극(18)은 2개의 별도의 전극(18a,18b) 내로 세그멘팅된다. 전극(18a)은 화소(40)의 부분에 위치하며, 여기서 극성 유체(12)는 감추어지고 관찰자에게 가시적이지 않으며, 전극(18b)은 화소(40)의 부분에 위치하며, 여기서 극성 유체(12)는 극성 유체(12)를 통한 광의 전송으로 인하여 관찰자에에 가시적이다.
전극(18b,20)들 사이의 전위차를 변화시킴으로써, 극성 유체(12)는 비가시적 위치(도 2a)로부터 가시적 위치(도 3b)로 이동한다. 가시적 위치에서, 광은 극성 유체(12)를 통해 투과하며 극성 유체(12)의 착색화를 반영하는 파장을 획득한다. 특징적인 착색화를 획득한 후에, 광은 소수성 피복물(24) 및 전극(20)을 통해 투과하고 관찰자에 대하여 화소(40) 밖으로 투과된다. 극성 유체(12)는 가시적 위치(도 3c)로부터 비가시적 위치(도 3a)로 복귀하여 전극(18a,20)에 전위차를 인가함으로써 초기 디스플레이 상태로 재설정한다.
화소(40)와 유사한 기타 화소(나타내지 않음)의 대조적인 디스플레이 상태와 함께, 도 3a, 3c에 나타낸 화소(40)의 이들 2개의 대조적인 디스플레이 상태를 사용하여 이미지를 발생시킬 수 있다. 대안적인 양태에서, 화소(40)의 비극성 유체(14)는 극성 유체(12)의 착색화 외에도 착색시킬 수 있다. 본원에 기술된 극성 유체(12)의 양태들을 장치 화소, 예를 들면, 화소(40)에 사용하여 이미지 콘트라스트를 증진시킬 수 있다.
본 발명의 양태들과 일치하는 조성을 갖는 착색된 비극성 유체는 또한 디스플레이를 위한 전기영동 장치에 사용할 수 있다. 유사한 도면부호가 도 1a, 1b에서 유사한 특징부를 나타내는 도 4a, 4b와 관련하여 및 본 발명의 하나의 양태에 따라, 비극성 유체(14)를 단일 입자형 전기영동 디스플레이의 화소(50)용 대조 색상으로서 사용할 수 있다. 특히, 하전된 입자(52)는 비극성 유체(14)의 용적 내에 현탁되며, 화소(50)는 비극성 유체(14)의 착색화의 외관을 갖는다. 전압 공급원(30)으로부터의 전압에 의해 전극(18,20) 사이에 전위차가 인가되는 경우, 하전된 입자(52)는 전극(18,20) 중의 적어도 하나, 이 경우 도 4b에 나타낸 전극(20)을 향해 정전적으로 구인된다. 착색된 비극성 유체(14)의 벌크 내의 하전된 입자(52)의 재분배의 결과로서, 화소(50)의 가시적 외관은 디스플레이 상태의 변화로 인하여 하전된 입자(52)의 착색화를 반영하도록 변한다. 화소(40)와 유사한 기타 화소(나타내지 않음)의 대조적인 디스플레이 상태와 함께, 도 4a, 4c에 나타낸 화소(10)의 이들 2개의 대조적인 디스플레이 상태를 사용하여 이미지를 발생시킬 수 있다. 대안적으로, 비극성 유체(14) 내의 착색제 입자가 적절하게 하전되는 경우, 착색된 비극성 유체(14)는 이중 입자형 디스플레이에서 대조적인 색상일 수 있다.
본원에서 사용된 용어는 특별한 양태들을 단지 기술할 목적의 것이며 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다. 본원에서 사용된 것으로서, 단수 형태 "하나(a)", "하나(an)" 및 "그(the)"는, 내용에서 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 다수 형태도 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 본 명세서에서 사용되는 경우 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 요소 및/또는 성분의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 기타 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 성분 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 더구나, 용어 "포함하다", "갖는", "함께", "구성된", "이루어진" 또는 이의 변형은 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 사용되는 정도로, 이러한 용어들은 용어 "포함하는"과 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다.
본 발명은 각종 양태들의 기술로 설명해 왔고, 이들 양태들은 상당히 상세하게 기재하여 왔지만, 본 출원인의 의도는 첨부한 특허청구범위의 영역을 이러한 상세한 사항으로 한정하거나 어떠한 방식으로든지 제한하려는 것이 아니다. 추가의 이점 및 변형은 당해 분야의 숙련가들에게 매우 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 이의 광의의 국면에서 나타내고 기술된 특정한 상세한 사항, 대표적인 장치 및 방법, 및 예시적 실시예로 한정되지 않는다. 따라서, 본 출원인의 일반적인 발명 개념의 정신 또는 영역으로부터 벗어나지 않고 이러한 상세한 사항으로부터의 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (29)

  1. (a) 25℃에서 0.1 cP 내지 50 cP의 동적 점도, (b) 25℃에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력, 및 (c) 40% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 하나 이상의 비수성 극성 용매; 및
    안료 및/또는 염료 중에서 선택된 하나 이상의 착색제를 포함하는, 전기습윤, 전기유체 또는 전기영동 장치용 착색된 유체.
  2. 제1항에 있어서, 비수성 극성 용매가 글리콜, 알콜, 폴리올, 에테르, 에스테르, 케톤, 아세탈, 케탈, 락톤, 카보네이트, 락탐, 우레탄(카마메이트), 우레아, 피롤리딘, 피롤리돈, 설폰, 설폭사이드, 아미드, 1급, 2급, 3급, 또는 4급 아민, 이민, 니트릴, 카복실산, 알데히드, 할로겐화된, 티오, 또는 니트로 화합물, 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 착색된 유체.
  3. 제1항에 있어서, 비수성 극성 용매가 다음 화학식들 중의 하나 이상으로부터 선택되는 착색된 유체:
    Figure pct00002

    Figure pct00003

    상기 화학식에서,
    R 및 R1은 독립적으로 H, C1-C12 알칸(Alk), 아릴(Ar), 알칸 아릴, 또는 O(RR1O)nH이고;
    R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 H, C1-C12 Alk, Ar, AlkAr, 할로겐, OH, OAlk, OAr, SAlk, SAr, COOH, COOR, COOAr, CONAlk, CONAr, =O, CH3C=O, CN, N(R)4, CONR(ROH)m, COO(RR1O)nR, CONR(RR1O)nR, 또는 NRR1(RR1O)nH이고;
    n은 1 내지 50이며;
    m은 1 내지 2이다.
  4. 제1항에 있어서, 비수성 극성 용매가 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 1,2- 사이클로헥산 카보네이트, 글리세린 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 아세토페논, 피리딘, 디메틸 말로네이트, 디아세톤 알콜, 하이드록시프로필 카바메이트, 베타-하이드록시에틸 카바메이트, N-메틸 포름아미드, N-메틸 아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 설폴란, 2-피롤리돈, N-메틸 -2-피롤리돈, N-사이클로헥실 -2-피롤리돈, 아세토닐 아세톤, 사이클로헥사논, 에틸 아세토아세테이트, 에틸-L-락테이트, 피롤, N-메틸 피롤, N-에틸 피롤, 4H-피란-4-온, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 모르폴린, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N-포르밀모르폴린, 베타-프로피오락톤, 베타-발레로락톤, 베타-헥사락톤, 감마-부티로락톤, 감마-발레로락톤, 감마-헥사락톤, 감마-헵타락톤, 감마-옥타락톤, 감마-노나락톤, 감마-데카락톤, 델타-발레로락톤, 델타-헥사락톤, 델타-헵타락톤, 델타-옥타락톤, 델타-노나락톤, 델타-데카락톤, 델타-테트라데카락톤, 델타-옥타데코락톤, 및 이들의 임의의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 착색된 유체.
  5. 제1항에 있어서, 착색제가 안료인 착색된 유체.
  6. 제5항에 있어서, 안료가 자체-분산된 안료인 착색된 유체.
  7. 제6항에 있어서, 계면활성제, 분산제 및 수지가 포함되지 않은 착색된 유체.
  8. 제5항에 있어서, 안료가, 평균 중량 직경이 10 nm 내지 5000 nm인 다수의 입자를 포함하는 착색된 유체.
  9. 제5항에 있어서, 하나 이상의 분산제를 추가로 포함하는 착색된 유체.
  10. 제5항에 있어서, 안료가 락톤,카보네이트, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 및 디프로필렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 착색된 유체가 계면활성제, 분산제 및 수지를 포함하지 않는 착색된 유체.
  11. 제1항에 있어서, 착색제가 염료인 착색된 유체.
  12. 제11항에 있어서, 계면활성제, 분산제 및 수지가 포함되지 않은 착색된 유체.
  13. 제1항에 있어서, 분산제, 확장제, 상승제, 계면활성제, 수지, 중합체, 살생물제 또는 이들의 조합물을 추가로 포함하는 착색된 유체.
  14. 제1항에 있어서, 착색된 유체의 총 중량을 기준으로 하여, 60.0중량% 내지 99.9중량%의 비수성 극성 용매 및 0.1중량% 내지 40.0중량%의 착색제를 추가로 포함하는 착색된 유체.
  15. 제14항에 있어서, 착색제가 안료이고, 안료의 중량%를 기준으로 하여, 0.1중량% 내지 200중량%의 분산제를 추가로 포함하는 착색된 유체.
  16. 제1항에 있어서, 비수성 극성 용매가 10 초과의 유전상수를 갖는 착색된 유체.
  17. 제1항에 있어서, 비극성 용매를 포함하지 않는 착색된 유체.
  18. 제1항에 있어서, 25℃에서 0.1 cP 내지 1000 cP의 동적점도, 25℃에서 2 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 계면장력, 및 10% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 착색된 유체.
  19. 제18항에 있어서, 5 mS/cm 초과의 전도도를 갖는 착색된 유체.
  20. 제18항에 있어서, 25℃에서 4주 이상 동안 색상 안정성을 갖는 착색된 유체.
  21. 하나 이상의 비극성 용매;
    안료 및/또는 염료로부터 선택된 하나 이상의 착색제를 포함하고;
    착색된 유체가 흑색이고, 0 pS/cm 내지 5 pS/cm의 전도도를 가지며, 유전상수가 3 미만인, 전기습윤, 전기유체 또는 전기영동 장치용의 착색된 유체.
  22. 제21항에 있어서, 유기 착색제가 흑색 착색제 또는 2개 이상의 유기 착색제의 조합물이어서 착색된 유체의 흑색을 제공하는 착색된 유체.
  23. 제22항에 있어서, 유기 착색제가, C.I. 블랙 피그먼트 1, 2, 3, C.I. 뱃트 블랙 1, 2, 7, 8, 9, 16, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 28, 29, 30, 35, 44, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 63, 64, 및 65로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 흑색 착색제인 착색된 유체.
  24. 제21항에 있어서, 유기 착색제가 아조, 아진, 벤즈이미다졸론, 아조메틴, 메틴, 안트로퀴논, 아릴아미노퀴논, 프탈로시아닌, 페리논, 디케토피롤로피롤, 인디고, 티오인디고, 디옥사진, 이소인돌린, 이소인돌리논, 이미노이소인돌린, 이미노이소인돌리돈, 퀴나크리돈, 플라반트론, 인단트론, 인탄트론, 인단트렌, 인돌티아나프텐, 안탄트론, 안트라피리미딘, 페릴렌, 퀴노프탈론, 비올란트론, 이소비올란트론, 비올란트렌, 피란트론, 또는 이의 조합물이어서 착색된 유체에 흑색을 제공하는 착색된 유체.
  25. 제21항에 있어서, 비극성 용매가 직쇄 또는 측쇄 알칸, 아릴알칸, 지반산, 알콜, 방향족 또는 지환족 탄화수소, 헤테로사이클릭 화합물, 할로겐화된 탄화수소, 규소 또는 게르마늄을 기본으로 한 중합체 또는 올리고머, 사이클릭 실록산, 또는 이들의 조합물인 착색된 유체.
  26. 제21항에 있어서, 용매 및/또는 수지가 포함되지 않은 착색된 유체.
  27. 저장소;
    하나 이상의 비극성 용매 및, 안료 및/또는 염료로부터 선택된 하나 이상의 유기 착색제를 포함하고, 색상이 흑색이고, 전도도가 0 pS/cm 내지 5 pS/cm이며 유전상수가 3 미만인, 저장소 내의 착색된 유체;
    착색된 유체 내에 현탁된 다수의 하전된 입자; 및
    전극들 중의 하나 이상에 대하여 하전된 입자가 착색된 유체 내에서 이동하도록 하기에 효과적인 전위차를 적용하도록 구성된 다수의 전극을 포함하는, 디스플레이용 화소.
  28. 저장소;
    (a) 25℃에서 0.1 cP 내지 50 cP의 동적 점도, (b) 25℃에서 25 dyne/cm 내지 55 dyne/cm의 표면장력, 및 (c) 40% 내지 80%의 전기습윤 상대 반응을 갖는 하나 이상의 비수성 극성 용매, 및 안료 및/또는 염료 중에서 선택된 하나 이상의 착색제를 포함하는, 저장소 내의 착색된 유체; 및
    전극들 중의 하나 이상에 대하여 착색된 유체가 이동하도록 하기에 효과적인 전위차를 적용하도록 구성된 다수의 전극을 포함하는, 디스플레이용 화소.
  29. 저장소;
    하나 이상의 비극성 용매 및, 안료 및/또는 염료로부터 선택된 하나 이상의 유기 착색제를 포함하고, 색상이 흑색이고, 전도도가 0 pS/cm 내지 5 pS/cm이며 유전상수가 3 미만인, 저장소 내의 착색된 유체;
    착색된 유체에 의해 점유되지 않은 저장소 내의 용적을 점유하는, 저장소 내의 극성 유체; 및
    극성 유체의 운동이 착색된 유체의 형태를 변화시키도록 전극들 중의 하나 이상에 대하여 극성 유체를 이동시키기에 유효한 전위차를 적용하도록 구성된 다수의 전극을 포함하는, 디스플레이용 화소.
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