KR20140101879A - Electrophoretic media - Google Patents

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KR20140101879A
KR20140101879A KR1020147021306A KR20147021306A KR20140101879A KR 20140101879 A KR20140101879 A KR 20140101879A KR 1020147021306 A KR1020147021306 A KR 1020147021306A KR 20147021306 A KR20147021306 A KR 20147021306A KR 20140101879 A KR20140101879 A KR 20140101879A
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KR
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polymer
electrophoretic
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pigment
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KR1020147021306A
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Korean (ko)
Inventor
토마스 에이치 화이트사이즈
칭예 저우
로버트 더블유 제너
칼 알 아먼드슨
수잔 밸코
알베르토 고나가
피터 밸리아나토스
찰스 하위 허니먼
엘리자베스 모란 게이츠
매튜 에이 킹
러셀 제이 윌콕스
Original Assignee
이 잉크 코포레이션
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Abstract

제 1 전기영동 매질은 현탁 유체에 현탁되어 있는 전기적으로 대전된 입자 (700) 를 포함하고, 상기 입자 (700) 는, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가지는 중합체성 쉘을 가진다. 제 2 의, 유사 전기영동 매질은 현탁 유체, 현탁 유체에 현탁되어 있는 전기적으로 대전된 제 1 및 제 2 유형의 입자를 포함하며, 상기 두 가지 유형의 입자는 광학 특징이 다르지만 둘 다 중합체성 쉘을 가진다. 중합체성 쉘은 상기 두 가지 유형의 입자의 동종응집이 이종응집보다 열역학적으로 유리하도록 배열된다.The first electrophoretic medium comprises electrically charged particles (700) suspended in a suspension fluid, wherein the particles (700) comprise repeating units derived from one or more monomers, wherein the homopolymer of the monomers is non-compatible with the suspension fluid Has a polymeric shell. The second, pseudo-electrophoretic medium comprises a suspension fluid, first electrically charged first and second type particles suspended in a suspension fluid, the two types of particles having different optical characteristics, but both polymeric shells . The polymeric shell is arranged such that homologous aggregation of the two types of particles is thermodynamically more advantageous than heterogeneous aggregation.

Description

전기영동 매질 {ELECTROPHORETIC MEDIA}ELECTROPHORETIC MEDIA

본 발명은 전기영동 매질에 관한 것이다. 본 매질은 특히, 한정하는 것은 아니지만, 캡슐형 및 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 사용하기 위한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 매질에 사용하는 전기영동 입자, 및 그러한 매질을 집어 넣은 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 특정한 측면은 전기영동 디스플레이 이외에 전기-광학 디스플레이까지 미친다. 본 발명의 전기영동 입자는 중합체로 개질된다. 본 발명의 전기-광학 디스플레이는 문턱 전압을 가지는 전기-광학 매질을 사용한다.The present invention relates to an electrophoretic medium. The medium is particularly, but not exclusively, for use in capsule and microcell electrophoretic displays. The invention also relates to electrophoretic particles for use in such media, and displays incorporating such media. Certain aspects of the invention extend beyond electrophoretic displays to electro-optical displays. The electrophoretic particles of the present invention are modified with a polymer. The electro-optic display of the present invention uses an electro-optic medium having a threshold voltage.

본 발명의 디스플레이에서, 전기-광학 매질 (비-전기영동 전기-광학 매질인 경우) 은, 그 전기-광학 매질의 외부 표면이 고체라는 관점에서, 전형적으로는 고체일 것이나 (이후 그러한 디스플레이를 편의상 "고체 전기-광학 디스플레이" 라고 칭할 수 있음), 매질의 내부 공간은 액체 또는 기체로 채워질 수 있고, 종종 그러하며, 디스플레이 조립 방법에 그러한 전기-광학 매질을 사용한다. 따라서, "고체 전기-광학 디스플레이" 라는 용어에는 캡슐형 전기영동 디스플레이, 캡슐형 액정 디스플레이, 및 하기에서 검토하는 기타 유형의 디스플레이가 포함된다.In the display of the present invention, the electro-optic medium (in the case of a non-electrophoretic electro-optical medium) will typically be solid in terms of the solid outer surface of the electro- Quot; solid electro-optic display "), the inner space of the medium can be filled with liquid or gas, and often so, and uses such an electro-optic medium for the display assembly method. Thus, the term "solid electro-optic display" includes a capsule electrophoretic display, a capsule liquid crystal display, and other types of displays discussed below.

본원에서 "전기-광학" 이라는 용어는 물질 또는 디스플레이에 적용할 때, 적어도 하나의 광학 특성이 다른 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 가지는 물질로서, 그 물질에 전기장을 적용하면 그것의 제 1 디스플레이 상태에서 제 2 디스플레이 상태로 바뀌는 물질을 가리키는, 영상 분야에서의 통상적인 의미로 사용된다. 광학 특성은 전형적으로는 육안으로 인지가능한 색상이지만, 또다른 광학 특성, 예컨대 광투과율, 반사율, 발광도 또는, 기계 판독용 디스플레이의 경우, 가시광 범위 밖의 전자기 파장의 반사율 변화의 관점에서, 가상-색상일 수 있다.The term "electro-optic" as used herein, when applied to a material or display, refers to a material having a first and a second display state in which at least one optical characteristic is different, Quot; refers to a material that changes from a first display state to a second display state. The optical properties are typically visually recognizable hues, but in terms of other optical properties such as light transmittance, reflectivity, luminescence, or in the case of a machine readable display, in terms of reflectivity changes of electromagnetic wavelengths outside the visible range, Lt; / RTI >

본원에서 "회색 상태" 라는 용어는 화소의 두 가지 극단의 광학 상태의 중간 상태를 가리키는, 영상 분야에서의 통상적인 의미로 사용되며, 이들 두 가지 극단의 상태 사이에서 반드시 흑색-백색 전환을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 하기에 인용하는 여러 특허 및 공개된 출원에는 극단의 상태가 백색 및 진한 청색이어서, 중간 "회색 상태" 가 사실상 연한 청색일 전기영동 디스플레이가 기재되어 있다. 실제로, 이미 언급한 바와 같이 두 가지 극단의 상태 사이의 전환은 전혀 색상의 변화가 아닐 수 있다.The term "gray state " is used herein in its ordinary sense in the field of imaging, which refers to the intermediate state of the optical states of the two extremes of a pixel, and the term " gray state" Do not. For example, the various patents and published applications cited below describe electrophoretic displays in which the extreme states are white and dark blue, so that the intermediate "gray state" is effectively light blue. In fact, as already mentioned, the transition between the two extreme states may not be a change in color at all.

본원에서 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 이라는 용어는 적어도 하나의 광학 특성이 다른 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 가지는 디스플레이 소자를 포함하고, 지속시간이 한정된 어드레싱 펄스를 이용하여, 임의의 주어진 소자를 구동시킨 후에, 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 취하게 되고, 어드레싱 펄스가 종결된 후에, 디스플레이 소자의 상태를 바꾸는데 필요한 어드레싱 펄스의 최소 지속시간의 수 배 이상, 예를 들어, 4 배 이상 동안 그 상태가 지속될 디스플레이를 가리키는, 그 분야에서의 통상적인 의미로 사용된다. 공개된 미국 특허 출원 2002/0180687 에는 회색 계조가 가능한 일부의 입자-기반 전기영동 디스플레이가 이들의 극단의 흑색 및 백색 상태에서뿐만 아니라 이들의 중간 회색 상태에서도 안정하며, 이는 일부 다른 유형의 전기-광학 디스플레이에도 들어맞는다는 것이 나타나 있다. 이런 유형의 디스플레이를 쌍안정이라기보다는 정확하게는 "다중-안정" 이라고 칭하지만, 본원에서는 쌍안정 및 다중-안정 디스플레이 모두를 다루는데 있어서 편의상 "쌍안정" 이라는 용어를 사용할 수 있다.The terms "bistable" and "bistable" in this context include display elements having first and second display states different in at least one optical characteristic, and using an addressing pulse of limited duration, For example, four times or more times the minimum duration of the addressing pulse required to change the state of the display element after the addressing pulse is terminated Quot; is used in the ordinary sense of the field to refer to the display in which the state will last. Published US Patent Application 2002/0180687 states that some particle-based electrophoretic displays capable of gray tones are stable in their extreme black and white states as well as their mid-gray states, It also shows that it fits. This type of display is called precisely "multi-stable" rather than bistable, but the term "bistable" can be used herein for convenience in dealing with both bistable and multi-stable displays.

여러 유형의 전기-광학 디스플레이가 공지되어 있다. 한 가지 유형의 전기-광학 디스플레이는, 예를 들어, 미국 특허 5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071; 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; 및 6,147,791 에 기재된 바와 같은 회전 2색성 요소 유형이다 (이런 유형의 디스플레이를 종종 "회전 2색성 볼" 디스플레이라고 칭하지만, 상기 언급한 일부 특허에서 회전 요소는 구형이 아니기 때문에, "회전 2색성 요소" 라는 용어가 더욱 정확하므로 바람직하다). 그러한 디스플레이는, 광학 특징이 다른 2 개 이상의 구획, 및 내부 쌍극자를 가지는 다수의 소형 바디 (전형적으로는 구형 또는 원통형) 를 사용한다. 이들 바디는 매트릭스 내부의 액체로 채워진 공포 (vacuoles) 내에 현탁되어 있고, 그 공포는 액체로 채워져 있어서 바디들의 회전이 자유롭다. 전기장을 적용하여 바디들을 다양한 위치로 회전시키고 관찰면을 통해서 보이는 바디들의 구획을 바꿈으로써 디스플레이의 외관이 변한다. 이런 유형의 전기-광학 매질은 전형적으로는 쌍안정이다.Various types of electro-optic displays are known. One type of electro-optic display is disclosed, for example, in U.S. Patent Nos. 5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071; 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; And 6,147,791 (this type of display is often referred to as a "rotating dichroism ball" display, but in some of the above-mentioned patents the rotating element is not spherical, Is preferred because the term is more accurate). Such a display employs a plurality of small bodies (typically spherical or cylindrical) having two or more compartments with different optical characteristics and internal dipoles. These bodies are suspended in liquid-filled vacuoles inside the matrix, which are filled with liquid so that the rotation of the bodies is free. The appearance of the display changes by applying an electric field to rotate the bodies to various positions and changing the compartments of the bodies seen through the viewing surface. This type of electro-optic medium is typically bistable.

또다른 유형의 전기-광학 디스플레이는 전기변색 매질, 예를 들어 적어도 일부는 반-도전성 금속 산화물로부터 형성된 전극 및 그 전극에 부착되고 가역적 색상 변화가 가능한 복수의 염료 분자를 포함하는 나노변색 필름 형태의 전기변색 매질을 사용한다; 예를 들어 O'Regan, B., et al., Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 참고. 또한 Bach, U., et al., Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 참고. 이런 유형의 나노변색 필름은, 예를 들어, 미국 특허 6,301,038, 공개 국제 출원 WO 01/27690, 및 미국 특허 출원 2003/0214695 에도 기재되어 있다. 이런 유형의 매질도 전형적으로는 쌍안정이다.Another type of electro-optic display is an electrochromic medium, for example, an electrode formed from at least a part of a semi-conductive metal oxide, and a nano-discolorable film form comprising a plurality of dye molecules attached to the electrode and capable of reversible color change Use an electrochromic medium; For example, O'Regan, B., et al., Nature 1991, 353 , 737; And Wood, D., Information Display, 18 (3) , 24 (March 2002). Bach, U., et al., Adv. Mater., 2002, 14 (11) , 845. Nano-discoloration films of this type are described, for example, in U.S. Patent 6,301,038, published international application WO 01/27690, and U.S. patent application 2003/0214695. This type of medium is also typically bistable.

다년간의 집중적인 연구개발의 주제였던 또다른 유형의 전기-광학 디스플레이는 복수의 대전된 입자가 전기장의 영향 하에 현탁 유체 여기저기로 움직이는, 입자-기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이는 액정 디스플레이에 비하여 양호한 휘도 및 콘트라스트, 넓은 시야각, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비라는 속성을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 디스플레이의 장기간의 영상 품질과 관련된 문제는 이들의 보급을 방해해왔다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이를 구성하는 입자는 침강하는 경향이 있어서 이러한 디스플레이의 사용연한을 불충분하게 만든다.Another type of electro-optic display, which has been the subject of intensive research and development for many years, is a particle-based electrophoretic display in which a plurality of charged particles move under a suspension fluid under the influence of an electric field. Electrophoretic displays can have properties such as good luminance and contrast, wide viewing angle, state bistability, and low power consumption compared to liquid crystal displays. Nonetheless, problems associated with the long-term image quality of such displays have hindered their adoption. For example, particles that make up an electrophoretic display tend to settle, which makes the use time of such a display insufficient.

캡슐형 전기영동 매질을 기재하고 있는, Massachusetts Institute of Technology (MIT) 및 E Ink Corporation 명의이거나 이들에게 양도된 다수의 특허 및 출원이 최근 공개되었다. 그러한 캡슐형 매질은 다수의 소형 캡슐을 포함하며, 이들 각각은 그 자체가 액체 현탁 매질에 현탁되고 전기영동으로 이동하는 입자를 포함하는 내부상, 및 그 내부상을 둘러싼 캡슐벽을 포함한다. 전형적으로, 캡슐은 그 자체가 중합체성 결합제로 고정되어 두 전극 사이에 위치하는 밀착층을 형성한다. 이런 유형의 캡슐형 매질은, 예를 들어, 미국 특허 5,930,026; 5,961,804; 6,017,584; 6,067,185; 6,118,426; 6,120,588; 6,120,839; 6,124,851; 6,130,773; 6,130,774; 6,172,798; 6,177,921; 6,232,950; 6,249,721; 6,252,564; 6,262,706; 6,262,833; 6,300,932; 6,312,304; 6,312,971; 6,323,989; 6,327,072; 6,376,828; 6,377,387; 6,392,785; 6,392,786; 6,413,790; 6,422,687; 6,445,374; 6,445,489; 6,459,418; 6,473,072; 6,480,182; 6,498,114; 6,504,524; 6,506,438; 6,512,354; 6,515,649; 6,518,949; 6,521,489; 6,531,997; 6,535,197; 6,538,801; 6,545,291; 6,580,545; 6,639,578; 6,652,075; 6,657,772; 6,664,944; 6,680,725; 6,683,333; 6,704,133; 6,710,540; 6,721,083; 6,727,881; 6,738,050; 6,750,473; 및 6,753,999; 및 공개 미국 특허 출원 2002/0019081; 2002/0021270; 2002/0060321; 2002/0060321; 2002/0063661; 2002/0090980; 2002/0113770; 2002/0130832; 2002/0131147; 2002/0171910; 2002/0180687; 2002/0180688; 2002/0185378; 2003/0011560; 2003/0020844; 2003/0025855; 2003/0038755; 2003/0053189; 2003/0102858; 2003/0132908; 2003/0137521; 2003/0137717; 2003/0151702; 2003/0214695; 2003/0214697; 2003/0222315; 2004/0008398; 2004/0012839; 2004/0014265; 2004/0027327; 2004/0075634; 2004/0094422; 2004/0105036; 2004/0112750; 및 2004/0119681; 및 공개 국제 출원 WO 99/67678; WO 00/05704; WO 00/38000; WO 00/38001; WO 00/36560; WO 00/67110; WO 00/67327; WO 01/07961; WO 01/08241; WO 03/107,315; WO 2004/023195; 및 WO 2004/049045 에 기재되어 있다.A number of patents and applications filed by or assigned to the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and E Ink Corporation describing encapsulated electrophoretic media have recently been disclosed. Such a capsule medium comprises a plurality of small capsules, each of which includes an internal phase, which itself comprises particles that migrate in electrophoresis, suspended in a liquid suspending medium, and a capsule wall surrounding the internal phase thereof. Typically, the capsule is itself fixed with a polymeric binder to form an adhesion layer that is positioned between the two electrodes. Encapsulated media of this type are described, for example, in U.S. Patent Nos. 5,930,026; 5,961,804; 6,017,584; 6,067,185; 6,118,426; 6,120,588; 6,120,839; 6,124,851; 6,130,773; 6,130,774; 6,172,798; 6,177,921; 6,232,950; 6,249,721; 6,252,564; 6,262,706; 6,262,833; 6,300,932; 6,312,304; 6,312,971; 6,323,989; 6,327,072; 6,376,828; 6,377,387; 6,392,785; 6,392,786; 6,413, 790; 6,422,687; 6,445,374; 6,445,489; 6,459,418; 6,473,072; 6,480,182; 6,498,114; 6,504,524; 6,506,438; 6,512,354; 6,515,649; 6,518,949; 6,521,489; 6,531,997; 6,535,197; 6,538,801; 6,545,291; 6,580,545; 6,639,578; 6,652,075; 6,657,772; 6,664,944; 6,680,725; 6,683,333; 6,704,133; 6,710,540; 6,721,083; 6,727,881; 6,738,050; 6,750,473; And 6,753,999; And Published U.S. Patent Application 2002/0019081; 2002/0021270; 2002/0060321; 2002/0060321; 2002/0063661; 2002/0090980; 2002/0113770; 2002/0130832; 2002/0131147; 2002/0171910; 2002/0180687; 2002/0180688; 2002/0185378; 2003/0011560; 2003/0020844; 2003/0025855; 2003/0038755; 2003/0053189; 2003/0102858; 2003/0132908; 2003/0137521; 2003/0137717; 2003/0151702; 2003/0214695; 2003/0214697; 2003/0222315; 2004/0008398; 2004/0012839; 2004/0014265; 2004/0027327; 2004/0075634; 2004/0094422; 2004/0105036; 2004/0112750; And 2004/0119681; And Published International Application WO 99/67678; WO 00/05704; WO 00/38000; WO 00/38001; WO 00/36560; WO 00/67110; WO 00/67327; WO 01/07961; WO 01/08241; WO 03 / 107,315; WO 2004/023195; And WO 2004/049045.

공지의 전기영동 매질은, 캡슐형 및 비캡슐형 모두, 이후에 편의상 각각 "단일 입자" 및 "이중 입자" 라고 칭하는 두 가지의 주요 유형으로 나눌 수 있다. 단일 입자 매질은 현탁 매질 (이것의 적어도 하나의 광학 특징은 입자의 광학 특징과는 다름) 에 현탁된 단일 유형의 전기영동 입자만을 가진다. (단일 유형의 입자에 관하여, 그 유형의 모든 입자가 완전히 동일한 것임을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 그 유형의 모든 입자가 동일한 극성의 전하를 보유한다면, 매질의 사용에 영향을 주지 않으면서, 입자 색상, 크기 및 전기영동 이동성과 같은 변수를 상당히 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 색상은 다르지만 전하가 동일한 두 가지 입자를, 반대 전하의 단일 안료 (또는 다중 안료) 와 함께 단일 캡슐 안에 혼합시켜, 이들 안료의 색상을 적당히 선택함으로써, 광학 상태 중 어느 한쪽 또는 둘 다의 임의의 원하는 중간 색조의 색상을 얻을 수 있다.) 적어도 하나가 투명한, 한 쌍의 전극 사이에 그러한 매질을 두는 경우, 두 전극의 상대 전위에 따라, 그 매질은 입자의 광학 특징을 디스플레이할 수 있고 (이후 "전면" 전극이라고 칭하는, 관찰자에게 가까운 전극에 입자가 인접한 경우) 또는 현탁 매질의 광학 특징을 디스플레이할 수 있다 (이후 "후면" 전극이라고 칭하는, 관찰자로부터 떨어져 있는 전극에 입자가 인접하여, 현탁 매질에 의해 입자가 가려진 경우).Known electrophoretic media can be divided into two main types, both encapsulated and non-encapsulated, hereinafter referred to for convenience as "single particle" and "double particle", respectively. A single particle medium has only a single type of electrophoretic particle suspended in the suspended medium (at least one optical characteristic of which is different from the optical characteristic of the particle). (With respect to a single type of particle, it does not mean that all particles of that type are exactly the same.) For example, if all particles of that type have the same polarity of charge, For example, two particles of the same color but different charge can be mixed in a single capsule with a single pigment (or multiple pigments) of opposite charge, resulting in a change in color, size and electrophoretic mobility, By appropriately selecting the hue of these pigments, it is possible to obtain any desired intermediate color hue of either or both of the optical states.) When placing such a medium between a pair of electrodes, at least one of which is transparent, The medium can display the optical characteristics of the particles (hereinafter referred to as "front" electrodes, If it if the particle adjacent the near electrode) or may display the optical characteristic of the suspending medium (since the particles are adjacent the electrode remote from the "back" electrode called, the viewer, the particles are obscured by the suspending medium).

이중 입자 매질은 적어도 하나의 광학 특징이 다른 두 가지 상이한 유형의 입자 및 착색되지 않거나 착색된, 그러나 전형적으로는 착색되지 않은 현탁 유체를 가진다. 두 가지 유형의 입자는 전기영동 이동성이 다르고; 이런 이동성의 차이는 극성 (이런 유형을 이후 "반대 전하 이중 입자" 매질이라고 칭할 수 있음) 및/또는 규모에 있을 수 있다. 그러한 이중 입자 매질을 앞서 언급한 한 쌍의 전극 사이에 두는 경우, 그 두 전극의 상대 전위에 따라, 매질은 어느 한쪽의 입자 세트의 광학 특징을 디스플레이할 수 있지만, 이를 달성하는 엄밀한 방식은 이동성의 차이가 극성에 있는지 또는 규모에만 있는지의 여부에 따라 다르다. 쉽게 설명하자면, 한 가지 유형의 입자는 흑색이고 나머지 유형은 백색인 전기영동 매질을 생각해 보자. 그 두 가지 유형의 입자가 극성이 다르다면 (예를 들어, 흑색 입자는 양성으로 대전되고 백색 입자는 음성으로 대전되었다면), 입자들은 두 가지 상이한 전극으로 끌려갈 것이고, 그리하여 만약, 예를 들어, 전면 전극이 후면 전극에 비하여 음성이라면, 흑색 입자는 전면 전극으로 그리고 백색 입자는 후면 전극으로 끌려갈 것이고, 그리하여 매질은 관찰자에게 흑색으로 보일 것이다. 반대로, 전면 전극이 후면 전극에 비하여 양성이라면, 백색 입자는 전면 전극으로 그리고 흑색 입자는 후면 전극으로 끌려갈 것이고, 그리하여 매질은 관찰자에게 백색으로 보일 것이다.The dual particle medium has two different types of particles differing in at least one optical characteristic and an undyed or colored, but typically not colored, suspension fluid. The two types of particles differ in electrophoretic mobility; This difference in mobility may be in polarity (this type may hereinafter be referred to as the "counter charge double particle" medium) and / or scale. When such a dual particle medium is placed between the above-mentioned pair of electrodes, depending on the relative potentials of the two electrodes, the medium can display the optical characteristics of either set of particles, but the exact way to achieve this is It depends on whether the difference is in polarity or scale only. To put it easily, consider an electrophoretic medium in which one type of particle is black and the other type is white. If the two types of particles differ in polarity (for example, if the black particles are positively charged and the white particles are negatively charged) then the particles will be attracted to two different electrodes so that, for example, If the front electrode is negative compared to the back electrode, the black particles will be drawn to the front electrode and the white particles will be drawn to the rear electrode, so that the medium will appear black to the observer. Conversely, if the front electrode is positive relative to the back electrode, the white particles will be drawn to the front electrode and the black particles will be drawn to the back electrode, so that the medium will appear white to the observer.

두 가지 유형의 입자가 동일한 극성의 전하를 가지지만 전기영동 이동성이 다르다면 (이런 유형의 매질을 이후 "동일 극성 이중 입자" 매질이라고 칭할 수 있음), 그 두 가지 유형의 입자는 동일한 전극으로 끌려갈 것이지만, 한 가지 유형이 다른 것보다 먼저 전극에 도달할 것이고, 그리하여 관찰자와 직면하게 되는 유형은 입자가 끌려가는 전극에 따라 다르다. 예를 들어 이전의 설명에서 흑색 및 백색 입자 모두가 양성으로 대전되었지만, 흑색 입자의 전기영동 이동성이 더 높다고 가정해 보자. 이제 전면 전극이 후면 전극에 비하여 음성이라면, 흑색 및 백색 입자는 모두 전면 전극으로 끌려갈 것이지만, 흑색 입자가, 그들의 더 높은 이동성으로 인하여 먼저 도달할 것이고, 그리하여 흑색 입자층이 전면 전극을 코팅할 것이며 매질은 관찰자에게 흑색으로 보일 것이다. 반대로, 전면 전극이 후면 전극에 비하여 양성이라면, 흑색 및 백색 입자는 모두 후면 전극으로 끌려갈 것이지만, 흑색 입자가, 그들의 더 높은 이동성으로 인하여 먼저 도달할 것이고, 그리하여 흑색 입자층이 후면 전극을 코팅할 것이며, 백색 입자층이 후면 전극으로부터 떨어져 남게 되고 관찰자와 직면하게 되어 매질은 관찰자에게 백색으로 보일 것이다: 이런 유형의 이중 입자 매질은 후면 전극으로부터 떨어져 있는 백색 입자층이 관찰자에게 모이기 쉽도록 현탁 유체가 충분히 투명할 것을 요함을 주의한다. 전형적으로, 그러한 디스플레이에서의 현탁 유체는 전혀 착색되지 않지만, 그것을 통해 보여지는 백색 입자의 임의의 바람직하지 못한 음영 (tint) 을 교정하기 위해서, 또는 회색 상태에서 색상의 바람직한 색조를 생성하기 위하여 어떠한 색상을 혼입시킬 수 있다.If both types of particles have the same polarity of charge but different electrophoretic mobility (this type of medium can be referred to as the "same polar double particle" medium hereinafter), the two types of particles are attracted to the same electrode However, one type will reach the electrode before the other, so the type that will face the observer will depend on the electrode that the particle is attracted to. For example, suppose that the black and white particles are positively charged in the previous description, but the electrophoretic mobility of the black particles is higher. If the front electrode is now negative compared to the back electrode, both the black and white particles will be attracted to the front electrode, but the black particles will first arrive due to their higher mobility, so that the black particle layer will coat the front electrode, Will appear black to the observer. Conversely, if the front electrode is positive relative to the back electrode, both the black and white particles will be attracted to the back electrode, but the black particles will first reach due to their higher mobility, so that the black particle layer will coat the back electrode , The white particulate layer will fall off the back electrode and face the observer so that the medium will appear white to the observer. This type of dual particulate media is a type of double particulate medium in which the suspended particle is separated from the back electrode Note that you need something. Typically, the suspension fluid in such a display is not tinted at all, but it can be used to calibrate any undesirable tint of white particles seen through it, or to adjust the color tint of any color . ≪ / RTI >

단일 및 이중 입자 전기영동 디스플레이 모두는 이미 기재한 두 가지 극단의 광학 상태의 중간인 광학 특징을 가지는 중간 회색 상태가 가능할 수 있다.Both single and dual particle electrophoretic displays may be capable of an intermediate gray state with optical features that are intermediate of the two extreme optical states already described.

앞서 언급한 일부 특허 및 공개된 출원에는 각각의 캡슐 내에 3 가지 이상의 상이한 유형의 입자를 가지는 캡슐형 전기영동 매질이 개시되어 있다. 본 출원의 취지에서는, 그러한 다중-입자 매질을 이중 입자 매질의 아종으로 간주한다.Some of the aforementioned patents and published applications disclose encapsulated electrophoretic media having three or more different types of particles in each capsule. For purposes of the present application, such a multi-particle medium is considered a subspecies of the dual particle medium.

또한, 앞서 언급한 다수의 특허 및 출원은, 캡슐형 전기영동 매질에서 개별 마이크로캡슐을 둘러싼 벽을 연속상으로 대체하여, 전기영동 매질이 전기영동 유체의 복수의 개별 방울 및 중합체성 물질의 연속상을 포함하는, 소위 중합체-분산형 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있고, 비록 어떠한 별도의 캡슐 막도 각각의 개개의 방울과 결합되어 있는 것은 아니지만, 그러한 중합체-분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 개별 방울을 캡슐 또는 마이크로캡슐로 간주할 수 있음을 인정하고 있다; 예를 들어, 앞서 언급한 2002/0131147 참고. 따라서, 본 출원의 취지에서는, 그러한 중합체-분산형 전기영동 매질을 캡슐형 전기영동 매질의 아종으로 간주한다.In addition, many of the aforementioned patents and applications disclose that by replacing the walls surrounding the individual microcapsules with a continuous phase in a capsule type electrophoretic medium, the electrophoretic medium is separated into a plurality of individual droplets of electrophoretic fluid and a continuous phase of polymeric material Called electrophoretic display, and although no separate encapsulating membrane is associated with each individual droplet, the electrophoretic fluid in such a polymer-dispersed electrophoretic display It is acknowledged that individual droplets can be regarded as capsules or microcapsules; See, for example, 2002/0131147 mentioned earlier. Thus, for purposes of this application, such a polymer-dispersed electrophoretic medium is considered a subspecies of the encapsulated electrophoretic medium.

관련 유형의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 대전된 입자 및 현탁 유체는 마이크로캡슐 내에 캡슐화되어 있지 않지만, 그 대신 담체 매질 내에 형성된 복수의 공동 (cavities), 전형적으로는 중합체성 필름 내에 유지된다. 예를 들어, 공개 국제 출원 WO 02/01281, 및 공개된 미국 출원 2002/0075556 참고 (둘 다 Sipix Imaging, Inc 에 할당).Related types of electrophoretic displays are so-called "microcell electrophoretic displays ". In a microcell electrophoretic display, charged particles and suspension fluids are not encapsulated within microcapsules, but instead are retained in a plurality of cavities, typically in a polymeric film, formed in the carrier medium. See, for example, published international application WO 02/01281, and published US application 2002/0075556 (both assigned to Sipix Imaging, Inc.).

전기영동 매질은 종종 불투명하고 (예를 들어, 다수의 전기영동 매질에서, 디스플레이를 통하는 가시광의 투과를 입자가 실질적으로 차단하기 때문) 반사 모드로 작동하지만, 다수의 전기영동 디스플레이는, 하나의 디스플레이 상태는 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 "셔터 (shutter) 모드" 로 작동하도록 만들 수 있다. 예를 들어, 앞서 언급한 미국 특허 6,130,774 및 6,172,798, 및 미국 특허 5,872,552; 6,144,361; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 참고. 전기영동 디스플레이에 유사하지만 전기장 세기의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이는 유사한 모드로 작동할 수 있다; 미국 특허 4,418,346 참고.Although the electrophoretic medium is often opaque (e.g., in many electrophoretic media, the particles substantially block transmission of visible light through the display) and operate in reflective mode, many electrophoretic displays have a single display State can be made to operate in a so-called "shutter mode ", which is substantially opaque and one is light-transmissive. See, for example, the aforementioned U.S. Patent Nos. 6,130,774 and 6,172,798, and U.S. Patent Nos. 5,872,552; 6,144,361; 6,271,823; 6,225,971; And 6,184,856. Dielectrophoretic displays similar to electrophoretic displays but depending on variations in field strength can operate in a similar mode; See U.S. Patent 4,418,346.

캡슐형 또는 마이크로셀 전기영동 디스플레이는 전형적으로는 종래의 전기영동 장치의 클러스터링 및 침강 결함 모드를 겪지 않으며 다양한 유연성 및 경직성 기판에 대한 디스플레이 프린팅능 또는 코팅능과 같은 추가의 장점을 제공한다. ("프린팅" 이라는 단어의 사용은 한정하는 것이 아니라 다음을 포함하는 모든 형태의 프린팅 및 코팅을 포함하려는 의도이다: 사전-계량 코팅 예컨대 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅; 롤 코팅 예컨대 나이프 오버 롤 코팅, 전향 및 역향 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 프린팅 공정; 정전 프린팅 공정; 열 프린팅 공정; 잉크 젯 프린팅 공정; 및 기타 유사한 기술.) 따라서, 생성되는 디스플레이는 유연할 수 있다. 또한, 디스플레이 매질에 프린팅 (다양한 방법을 사용) 할 수 있기 때문에, 디스플레이 자체를 비용을 많이 들이지 않고 만들 수 있다.Capsule or microcell electrophoretic displays typically do not suffer from the clustering and sedimentation defect modes of conventional electrophoretic devices and offer additional advantages such as display printability or coating ability on a variety of flexible and rigid substrates. (The use of the word "printing" is not meant to be limiting, but is intended to include all forms of printing and coating, including: pre-metering coatings such as patch die coating, slot or extrusion coating, slide or cascade coating, ; Roll coating such as knife over roll coating, forward and reverse roll coating, gravure coating, dip coating, spray coating, meniscus coating, spin coating, brush coating, air knife coating, electrostatic printing process, Process; ink jet printing process; and other similar techniques.) Thus, the resulting display may be flexible. In addition, since the display medium can be printed (using a variety of methods), the display itself can be made at low cost.

그러나, 단일 및 이중 입자 유형 모두의 캡슐형 전기영동 디스플레이의 사용연한은 아주 바람직한 것보다는 훨씬 더 낮다. (본 발명은 그러한 문제에 대하여 어떠한 이론으로도 결코 제한되지 않지만) 전기영동 입자가 캡슐벽에 들러붙는 것, 및 입자가 응집하여 클러스터가 되는 경향 (이것은 디스플레이가 그것의 광학 상태 사이에서 스위칭하는데 필요한 입자의 움직임을 방해함) 과 같은 요인에 의해 이러한 사용연한이 제한되는 것으로 보인다. 이러한 관점에서, 본래 반대로 대전된 서로 아주 근접한 입자는 정전기적으로 서로에게 끌려갈 것이고 안정한 응집체를 형성하려는 강한 경향을 보일 것이기 때문에, 반대 전하 이중 입자 전기영동 디스플레이는 특히 어려운 문제를 지닌다. 실험적으로, 비처리 시판 티타니아 및 카본 블랙 안료를 사용하여 이런 유형의 흑/백 캡슐형 디스플레이를 제조하려고 하면, 그 디스플레이는 전혀 스위칭하지 않거나 그 사용연한이 너무 짧아서 시판 목적에는 바람직하지 못하다는 것을 알게되었다.However, the use life of capsular electrophoretic displays in both single and dual particle types is much lower than desirable. (Although the invention is by no means limited to such theory in any way), the tendency of the electrophoretic particles to stick to the capsule wall, and the tendency of the particles to aggregate into clusters (which is necessary for the display to switch between its optical states) Which interferes with the movement of the particles). In this respect, counter-charge dual-particle electrophoretic displays have particularly difficult problems because the particles which are inversely charged by themselves will tend to electrostatically attract each other and form a stable aggregate. Experimentally, when trying to manufacture this type of black / white capsule display using untreated titania and carbon black pigments, it is found that the display does not switch at all or its useful life is too short to be desirable for commercial purposes .

전기영동 입자의 물성 및 표면 특징은, 그 입자의 표면에 다양한 물질을 흡착시키거나, 이들 표면에 다양한 물질을 화학적으로 결합시켜서 변형시킬 수 있다는 것은 알려진 지 오래되었고, 이런 접근법을 사용하는 종래 기술의 기록을 상세하게 검토하려면 국제 출원 WO 02/093246, 구체적으로는 그것의 6 면, 3 행 내지 7 면, 26 행의 구절을 참고하도록 한다.It has long been known that the physical and surface characteristics of electrophoretic particles can be modified by adsorbing various substances to the surface of the particles or by chemically bonding various materials to these surfaces. To review the record in detail, reference is made to the international application WO 02/093246, specifically its 6, 3, 7, 26 line.

앞서 언급한 WO 02/093246 에는, 전기영동 매질에 있어서, 중합체가 거기에 화학적으로 결합되어 있거나 그 주변에 가교결합되어 있는 안료 입자 사용의 장점이 기재되어 있다. 이 출원에는 입자에 침착되는 중합체의 양의 조절, 중합체의 구조, 전기영동 입자에 중합체성 코팅을 형성하는 기술, 및 전기영동 입자 상에 중합체 코팅을 형성하기 전에 그 입자를 사전처리하는 기술을 포함하여, 그러한 중합체-코팅 입자에서의 다양한 개선점들이 또한 기재되어 있다. 그 출원에는 그러한 중합체-코팅 안료 입자의 제조 방법도 기재되어 있는데, 이 방법은 하기를 포함한다: (a) 안료 입자와 반응하고, 거기에 결합할 수 있는 작용기, 및 또한 중합가능기 또는 중합개시기를 가지는 시약과 안료 입자를 반응시켜, 그 작용기를 입자 표면과 반응시키고 중합가능기를 거기에 결합시키는 단계; 및 (b) 단계 (a) 의 생성물을 하나 이상의 단량체 또는 올리고머와, 입자 상의 중합가능기 또는 중합개시기와 하나 이상의 단량체 또는 올리고머 사이에 반응을 일으키기에 효과적인 조건 하에서, 반응시켜, 안료 입자에 결합된 중합체를 형성하는 단계.The aforementioned WO 02/093246 describes the advantages of using pigment particles in the electrophoretic medium in which the polymer is chemically bonded thereto or is crosslinked around it. This application includes techniques for controlling the amount of polymer deposited on the particles, the structure of the polymer, techniques for forming a polymeric coating on the electrophoretic particles, and pretreatment of the particles prior to forming the polymeric coating on the electrophoretic particles , Various improvements in such polymer-coated particles are also described. The application also describes a process for the preparation of such polymer-coated pigment particles, which comprises: (a) a functional group capable of reacting with and bonding to the pigment particles, and also a polymerizable or polymerizable Reacting the pigment particles with a reagent having a period of time, reacting the functional group with the particle surface and bonding the polymerizable group thereto; And (b) reacting the product of step (a) with one or more monomers or oligomers, under conditions effective to cause a reaction between the polymerizable group or polymerization initiator phase on the particle and the one or more monomers or oligomers, ≪ / RTI >

앞서 언급한 2002/0180687 에는 탄화수소 현탁 유체에 현탁된 복수의 입자를 포함하고, 그 입자는 매질에 전기장을 적용할 때 유체 사이를 움직일 수 있으며, 그 유체에는 점도 평균 분자량이 약 400,000 내지 1,200,000 g/몰인 폴리이소부틸렌이 그 안에 용해 또는 분산되어 있고, 그 폴리이소부틸렌은 현탁 유체의 약 0.25 내지 약 2.5 중량% 로 포함되어 있는 전기영동 매질이 기재되어 있다. 또한 동일한 출원에 현탁 유체에 현탁된 복수의 입자를 포함하고, 그 입자는 매질에 전기장을 적용할 때 유체 사이를 움직일 수 있으며, 그 유체에는 현탁 유체 내에서 고유 점도가 η 이고 현탁 유체 내에서 이온기 또는 이온화가능기가 실질적으로 없는 중합체가 그 안에 용해 또는 분산되어 있고, 그 중합체는 현탁 유체 내에 약 0.5 [η]-1 내지 약 2.0 [η]-1 의 농도로 존재하는 전기영동 매질이 기재되어 있다. 현탁 유체 내에 폴리이소부틸렌 (PIB) 또는 다른 중합체가 존재하면 디스플레이의 쌍안정성이 상당히 증가한다.The above-mentioned 2002/0180687 includes a plurality of particles suspended in a hydrocarbon suspension fluid, the particles being able to move between fluids when applying an electric field to the medium, the fluid having a viscosity average molecular weight of about 400,000 to 1,200,000 g / Wherein the molar polyisobutylene is dissolved or dispersed therein and the polyisobutylene is contained in an amount of about 0.25 to about 2.5 wt% of the suspension fluid. Also included in the same application are a plurality of particles suspended in a suspension fluid, which particles can move between fluids when applying an electric field to the medium, the fluid having intrinsic viscosity in the suspension fluid η and ions An electrophoretic medium is described wherein the polymer substantially free of groups or ionizable groups is dissolved or dispersed therein and the polymer is present in the suspension fluid at a concentration of from about 0.5 [?] -1 to about 2.0 [?] -1 have. The presence of polyisobutylene (PIB) or other polymers in the suspension fluid significantly increases the bistability of the display.

이미 나타낸 바와 같이, 전기영동 디스플레이는 한 가지 상태에서 또다른 상태로 스위칭하는데 저전력만을 요한다. 쌍안정 디스플레이에 있어서, 스위칭에 필요한 이런 저전력은 디스플레이를 작동시키는데 필요한 전체 저전력으로 직접 변형된다. 그러나, 전기영동 디스플레이는 무한한 영상 안정성을 가지지는 못한다. 안료 입자의 브라운 확산 및 중력 침강은, 적용되는 스위칭 펄스에 의해 유도된 작은 잔류 전압 및 다른 요인에 의해 구동되는 운동과 함께, 모두 디스플레이의 스위칭으로 얻어지는 광학 상태의 질을 떨어뜨릴 수 있다. 이런 종류의 광학 상태 쇠퇴를 방지할 메카니즘이 없는 경우, 광학 상태를 주기적으로 재생 (refresh) 시켜야 한다. 디스플레이 재생은 전력을 소비하여, 디스플레이의 효용성을 손상시킨다. 또한, 특정 용도 (특히 능동형 매트릭스 구동 디스플레이) 에서, 귀선소거 펄스 (blanking pulse) (즉, 최종적으로 원하는 광학 상태로 구동시키기 전의 극단의 광학 상태 중 하나로 화소를 구동시키는 펄스) 없이 단일 화소를 재생시키는 것은 어렵거나 불가능하다 (앞서 언급한 2003/0137521 참고). 이러한 이유로, 전기영동 매질의 영상 안정성의 개선이 여전히 매우 요구된다.As already indicated, the electrophoretic display requires only a low power to switch from one state to another. In bistable displays, this low power required for switching is directly transformed into the overall low power required to operate the display. However, electrophoretic displays do not have unlimited image stability. Brownian diffusion and gravitational settling of pigment particles can degrade the quality of the optical state resulting from switching of the displays altogether, together with the motion driven by small residual voltages and other factors induced by the applied switching pulses. In the absence of such a mechanism to prevent optical state decay, the optical state must be periodically refreshed. Display reproduction consumes power, impairing the utility of the display. In addition, in a particular application (particularly an active matrix driven display), a single pixel is reproduced without a blanking pulse (i.e., a pulse driving the pixel to one of the extreme optical states before driving to the desired optical state) It is difficult or impossible (see above, 2003/0137521). For this reason, improvement of the image stability of the electrophoretic medium is still highly required.

또한 이미 검토한 바와 같이, 앞서 언급한 2002/0180687 에는 현탁 매질 (전형적으로는 지방족 탄화수소 예컨대 Isopar G) 에서의 용해도가 양호하지만 전기영동 입자에 흡착되지는 않는 고분자량 중합체, 예를 들어 PIB 를 혼입시켜 양호한 영상 안정성을 달성하는 전기영동 매질이 기재되어 있다. 용액 내에 이런 중합체가 있으면 (본 발명은 다음으로 인해 결코 제한되지는 않지만) 콜로이드 과학 분야에서 "고갈 응집" 으로 알려진 메카니즘에 의한 안료의 약한 응집을 유발시킨다고 여겨진다. PIB 이외의 중합체를 동일한 목적에 사용할 수 있다. 이런 목적에 유용하다고 보여지는 제 2 중합체의 예는 현탁 매질 내에 응집 구조물을 형성하는, 폴리스티렌 블록 및 수소화 폴리이소부틸렌 블록을 포함하는 블록 공중합체인 Kraton G 이다. 이런 경우, 응집체는 단량체성 블록 공중합체 그 자체라기 보다는 고갈 응집을 유발시키는 종이다.Also, as already discussed, the aforementioned 2002/0180687 describes the incorporation of high molecular weight polymers, such as PIB, which have good solubility in the suspending medium (typically an aliphatic hydrocarbon such as Isopar G) but which are not adsorbed to the electrophoretic particles Thereby realizing good image stability. If such a polymer is present in solution (although the invention is by no means limited by the following) it is believed to cause weak aggregation of the pigment by a mechanism known in the colloidal science as "depletion agglomeration ". Polymers other than PIB can be used for the same purpose. An example of a second polymer that appears to be useful for this purpose is Kraton G, a block copolymer comprising a polystyrene block and a hydrogenated polyisobutylene block, which forms a cohesive structure in the suspension medium. In this case, the aggregate is a species that causes depletion aggregation rather than the monomeric block copolymer itself.

고갈을 유발시키는데 어떤 중합체를 사용하든지 간에, 현탁 매질에 가용성의 고분자량 물질을 혼입하면 매질의 점도가 증가할 것이다. 디스플레이의 응답 시간 (주어진 작동 전압에서 디스플레이, 또는 그것의 임의의 주어진 화소를 그것의 두 가지 극단의 광학 상태 사이에서 변화시키는데 필요한 시간) 은 매질의 점도에 비례하기 때문에, 영상 안정성을 향한 이런 접근은 디스플레이의 스위칭 속도를 감소시킬 것이다. 또한, 고갈 응집 메카니즘은 중첩 농도 (시행적으로, 매질의 점도를 2 배로 증가시키는 중합체의 농도로서 정의할 수 있음) 를 초과하는 중합체 농도에서만 유효하기 때문에, 이 메카니즘에 의해 움직이는 모든 중합체는 스위칭 속도의 유사한 감소를 초래할 것으로 예상할 수 있다. 실제로, 스위칭 속도는 적절한 영상 안정성을 얻기에 충분한 중합체를 사용하는 경우에 대략 2 내지 3 배 감소된다. 응답 시간과 맞바꾸지 않고 영상 안정성을 달성하는 다른 수단이 바람직하다.Whichever polymer is used to cause depletion, incorporation of soluble high molecular weight material into the suspension medium will increase the viscosity of the medium. This approach to image stability, because of the response time of the display (the time required to change the display at a given operating voltage, or any given pixel of it, between the optical states of its two extremes) is proportional to the viscosity of the medium Will reduce the switching speed of the display. Furthermore, since the depletion agglomeration mechanism is only effective at polymer concentrations exceeding the superposition concentration (which can be defined as the concentration of the polymer that doubles the viscosity of the medium in practice), all the polymers moving by this mechanism have a switching speed Which is expected to result in a similar decrease in In fact, the switching speed is reduced by about two to three times when using polymers sufficient to achieve adequate image stability. Other means of achieving image stability without interfering with response times are desirable.

상기 검토한 바와 같이, PIB 및 다른 중합체는 안료 입자의 콜로이드성 안정성을 조정함으로써 영상 안정성을 개선한다. 앞서 언급한 WO 02/093246 에 기재되어 있는 바람직한 중합체 코팅 입자는 현탁 매질에서 콜로이드적으로 안정하며, 이는 이들의 제조 도중에 입자의 표면에 생기는 (전형적으로는) 폴리(라우릴 메타크릴레이트)의 중합체 쉘 때문이다. 중합체 쉘의 조성을 적당히 조정하여, 원칙적으로는 현탁 매질 내에 PIB 와 같은 추가물 없이도 현탁 매질 내에 분산된 PIB, Kraton, 및 기타 중합체에 의해 제공되는 것과 동일한 정도의 콜로이드성 안정성을 갖는 입자 (그리고 그리하여 동일한 영상 안정성을 갖는 디스플레이) 를 만드는 것이 가능하다. 그러한 디스플레이는 PIB 를 함유하는 디스플레이보다 상당히 빠를 것이고, 또는 마찬가지로, 더 낮은 인가 전압에서 동일한 속도로 작동할 것이다.As discussed above, PIB and other polymers improve image stability by adjusting the colloidal stability of the pigment particles. The preferred polymer coated particles described in the aforementioned WO 02/093246 are colloidally stable in the suspending medium, which means that the polymer (typically) of the poly (lauryl methacrylate) Because of the shell. The composition of the polymer shell is suitably adjusted so that particles with colloidal stability of the same order of magnitude as provided by PIB, Kraton, and other polymers dispersed in the suspension medium in principle (without the addition of PIB in the suspension medium) Display with image stability). Such a display would be significantly faster than a display containing PIB, or similarly, it would operate at the same rate at a lower applied voltage.

한 가지 측면에서, 본 발명은 빠른, 영상-안정 디스플레이를 제조하도록 해 주는 개질 중합체 쉘이 있는 전기영동 입자를 제공하는 방법을 제공하고자 한다.In one aspect, the present invention seeks to provide a method of providing electrophoretic particles having a modified polymer shell that allows for the production of fast, image-stable displays.

다른 측면에서, 본 발명은 상기 21 번째 단락에 기재한 중합체-코팅 전기영동 입자의 2-단계 제조 방법의 개선된 형태를 제공하고자 한다. 이런 방법의 바람직한 형태에서는, 티타니아 (또는 유사 금속 산화물 안료) 를 먼저 실리카로 코팅하고, 실리카-코팅 티타니아를 에틸렌기를 포함하는 실란으로 처리한다. 이 후, 생성된 실란-처리 티타니아를, 자유-라디칼 중합 개시제의 존재 하에, 다양한 불포화 단량체, 예를 들어, 2-에틸헥실 아크릴레이트 또는 라우릴 메타크릴레이트와 반응시켜 원하는 중합체-코팅 티타니아를 형성할 수 있다. 에틸렌기를 포함하는 디아조화제, 예를 들어, 4-비닐아닐린과 아질산의 반응 생성물로 카본 블랙을 처리하여, 에틸렌기를 카본 블랙 표면에 결합시키고, 이어서 티타니아에 대하여 기재한 바와 실질적으로 동일한 방식으로 다양한 불포화 단량체와 반응시킬 수 있다.In another aspect, the present invention seeks to provide an improved form of the two-step process for preparing polymer-coated electrophoretic particles as described in paragraph 21 above. In a preferred form of this method, the titania (or similar metal oxide pigment) is first coated with silica and the silica-coated titania is treated with a silane containing an ethylene group. The resulting silane-treated titania is then reacted with various unsaturated monomers such as 2-ethylhexyl acrylate or lauryl methacrylate in the presence of a free-radical polymerization initiator to form the desired polymer-coated titania can do. Treatment of the carbon black with a diazotizing agent comprising an ethylene group, for example, the reaction product of 4-vinyl aniline and nitrous acid, bonds the ethylene group to the carbon black surface and then, in substantially the same manner as described for titania, Can be reacted with an unsaturated monomer.

앞서 언급한 WO 02/093246 의 실시예에 나타낸 구체적인 방법에서, 최종 중합 단계 (소위 "그래프트 중합 단계") 는 톨루엔 중에서 수행하는데, 무엇보다도 이것이 그러한 자유 라디칼 중합에 사용하기에 양호한 성질을 가진다고 중합체 산업에서 공지된 용매이기 때문이다. 그러나, 중합체-코팅 전기영동 안료 입자의 제조 방법에서 용매로서 사용하기에는 상당히 불편하다. 앞서 언급한 E Ink 및 MIT 특허 및 출원에서 상세히 검토한 다양한 이유로 인하여, 실제로 전기영동 디스플레이에 사용되는 현탁 유체는 지방족 탄화수소 (단독 또는 할로탄소와 병용) 이다. 따라서, 중합체-코팅 안료 입자는 결국 지방족 탄화수소에 분산될 것이고, 이 지방족 탄화수소가 톨루엔으로 오염되는 것을 방지할 필요가 있기 때문에 (어떤 경우에는, 전기영동 매질의 거동이 현탁 유체의 조성에서의 작은 변화에 매우 민감해지는 경향이 있기 때문), 톨루엔에서의 중합이 끝나고 중합체-코팅 안료를 톨루엔으로부터 분리한 후, 중합체-코팅 안료 입자를 최종 현탁 유체에 현탁시키기 전에 모든 톨루엔 잔량을 제거할 필요가 있다. 실제로, 그래프트 중합 단계로부터의 톨루엔-함유 안료 입자를 테트라히드로푸란 (THF) 으로 1 회 이상 세척하고, 세척 후 원심분리하여 THF 로부터 안료를 분리하고 최종적으로 오븐에서 안료를 건조시켜 최후의 THF 잔량까지 제거할 필요가 있다. 이중 입자 전기영동 매질에 사용하는 두 가지 안료에 대해서는 이러한 모든 공정을 별도로 수행해야 한다.In the specific process illustrated in the aforementioned WO 02/093246 embodiment, the final polymerization step (so-called "graft polymerization step") is carried out in toluene and above all has good properties for use in such free radical polymerization, ≪ / RTI > However, it is considerably inconvenient for use as a solvent in the process for producing polymer-coated electrophoretic pigment particles. Due to various reasons discussed in detail in the aforementioned E Ink and MIT patents and applications, the suspending fluid actually used in electrophoretic displays is an aliphatic hydrocarbon (either alone or in combination with a halo carbon). Thus, since polymer-coated pigment particles will eventually be dispersed in aliphatic hydrocarbons and it is necessary to prevent the aliphatic hydrocarbons from being contaminated with toluene (in some cases, the behavior of the electrophoretic medium may be a small change in the composition of the suspension fluid , It is necessary to remove all of the toluene residue after the polymerization in toluene has ended and the polymer-coated pigment has been separated from the toluene and the polymer-coated pigment particles have been suspended in the final suspension fluid. In practice, the toluene-containing pigment particles from the graft polymerization step are washed one or more times with tetrahydrofuran (THF), washed and centrifuged to separate the pigment from the THF and finally dried in the oven to the final residual THF You need to remove it. All these processes must be performed separately for the two pigments used in the dual particle electrophoresis medium.

이러한 세척, 원심분리 및 건조 단계는 노동집약적이며 비용소모적이다. 최종 현탁 유체에 건조 안료를 재분산시켜야 하는 필요성으로 인해 추가의 비용이 발생한다. 또한, 톨루엔 및 THF 의 존재로 인하여, 세척, 원심분리 및 건조 단계가 위험해질 경향이 있고, 중합체-코팅 안료의 상업적 규모의 생산은 폭발-방지 오븐, 믹서 및 원심분리기, 및 폭발-방지 전기제어패널의 사용을 요하는데, 이는 생산 장비의 비용을 상당히 증가시킨다. 또한, 보호 장치 또는 노출 방지 방법의 사용에도 불구하고 공정 도중 장치 조작자가 증기에 상당히 노출될 수 있다. 마지막으로, 최종 전기영동 매질에서의 안료의 성능에 건조 단계가 해로울 수 있다. 따라서 중합 반응을 수행할 수 있고, 가능하다면 건조 및 건조 안료의 재분산의 필요성을 제거하는 대안적인 용매를 찾는 것이 바람직하다.These washing, centrifuging and drying steps are labor intensive and costly. Additional costs arise due to the need to redisperse the dry pigment in the final suspension fluid. Also, due to the presence of toluene and THF, the cleaning, centrifugation and drying steps tend to be hazardous, and commercial scale production of polymer-coated pigments has been found to be beneficial in explosion-proof ovens, mixers and centrifuges, and explosion- The use of panels is required, which significantly increases the cost of production equipment. In addition, despite the use of protective devices or exposure protection methods, the device operator may be significantly exposed to steam during processing. Finally, the performance of the pigment in the final electrophoretic medium can be detrimental to the drying step. It is therefore desirable to find an alternative solvent which is capable of carrying out the polymerization reaction and, if possible, eliminating the need for redispersing the dry and dry pigment.

마지막으로, 본 발명은 간단한 방식으로 구동시킬 수 있는 전기-광학 디스플레이를 제공하고자 한다. 디스플레이가 반사형이건 투과형이건, 그리고 사용하는 전기-광학 매질이 쌍안정이건 그렇지 않건, 고-해상도 디스플레이를 얻기 위해서는, 디스플레이의 개개의 화소가 인접 화소로부터 방해받지 않으면서 어드레싱이 가능해야 한다. 이 목표를 달성하는 한 가지 방식은 트랜지스터 또는 다이오드와 같은 비-선형 소자의 어레이 (하나 이상의 비-선형 소자는 각각의 화소와 연결됨) 를 제공하여 "능동형 매트릭스" 디스플레이를 제조하는 것이다. 하나의 화소를 어드레싱하는 어드레싱 또는 화소 전극은 연결된 비-선형 소자를 통해 적당한 전압 소스에 연결된다. 전형적으로는, 비-선형 소자가 트랜지스터인 경우, 화소 전극은 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 이러한 점은 본질적으로는 무작위적이며 화소 전극은 트랜지스터의 소스에 연결될 수도 있지만, 다음의 설명에서는 이런 배열을 가정할 것이다. 통상적으로, 고해상도 어레이에서, 화소는 가로줄 및 세로줄의 2차원 어레이로 배열되어, 임의의 특정 화소는 하나의 특정 가로줄 및 하나의 특정 세로줄의 교차점에 의해 유일하게 정의된다. 각각의 세로줄에 있는 모든 트랜지스터의 소스가 단일 세로줄 전극에 연결되는 동안, 각각의 가로줄에 있는 모든 트랜지스터의 게이트는 단일 가로줄 전극에 연결되어 있고; 가로줄에 대한 소스 및 세로줄에 대한 게이트의 지정 역시 일정한 틀이 있으나 본질적으로는 무작위적이고, 원한다면 상반될 수도 있다. 가로줄 전극들은 하나의 가로줄 드라이버에 연결되어 있고, 이것은 본질적으로 임의의 주어진 순간에 단지 하나의 가로줄만이 선택되도록, 즉, 선택한 가로줄 전극에는 선택한 가로줄에 있는 모든 트랜지스터가 전도성이 되도록 해 주는 전압을 인가하는 반면, 모든 나머지 가로줄에는 선택되지 않은 이들 가로줄에 있는 모든 트랜지스터가 이 비-전도성으로 남게 되는 전압을 인가하도록 해 준다. 세로줄 전극은, 선택된 가로줄에 있는 화소들을 이들의 원하는 광학 상태로 구동시키기 위해 선택된 전압을 다양한 세로줄 전극에 주는 세로줄 드라이버에 연결되어 있다. (앞서 언급한 전압은 전기-광학 매질의, 비-선형 어레이 반대쪽에 통상 제공되어 전체 디스플레이에 뻗쳐 있는 공통의 전면 전극과 관계가 있다.) "라인 어드레스 시간" 으로 알려진 소정의 간격이 지나면, 선택된 가로줄이 선택해제되고, 다음 가로줄이 선택되며, 세로줄 드라이버에서의 전압이 바뀌어서 디스플레이의 다음 라인이 작성된다. 가로줄-바이-가로줄 (row-by-row) 방식으로 전체 디스플레이가 작성되도록 이 공정을 반복한다. 따라서, N 개의 가로줄이 있는 디스플레이에서는, 임의의 주어진 화소는 1/N 의 시간 동안만 어드레싱될 수 있다.Finally, the present invention seeks to provide an electro-optic display that can be driven in a simple manner. In order to obtain a high-resolution display, whether the display is reflective or transmissive, and whether the electro-optic medium used is binocular or not, each pixel of the display must be addressable without being disturbed from adjacent pixels. One approach to achieving this goal is to provide an "active matrix" display by providing an array of non-linear elements such as transistors or diodes (one or more non-linear elements connected to each pixel). An addressing or pixel electrode addressing one pixel is connected to a suitable voltage source through a connected non-linear element. Typically, when the non-linear element is a transistor, the pixel electrode is connected to the drain of the transistor, this point is essentially random and the pixel electrode may be connected to the source of the transistor, but in the following description, I will assume. Typically, in a high resolution array, the pixels are arranged in a two-dimensional array of transverse lines and vertical lines, and any particular pixel is uniquely defined by the intersection of one specific transverse line and one particular vertical line. While the sources of all the transistors in each vertical row are connected to a single vertical row electrode, the gates of all the transistors in each horizontal row are connected to a single horizontal row electrode; The designation of the gate for the source and the vertical lines for the horizontal line also has a certain frame, but is essentially random and may be conflicting if desired. The transverse electrodes are connected to a single transverse driver, which essentially allows only one transverse line to be selected at any given moment, i.e. the selected transverse electrode has a voltage that allows all transistors in the selected transverse line to be conductive While all remaining transverse lines allow all transistors in those unselected horizontal lines to be energized with this non-conducting voltage. The column electrodes are connected to a column driver, which applies a selected voltage to the various column electrodes to drive the pixels in the selected row to their desired optical state. (The above-mentioned voltages are related to the common front electrode that is normally provided on the opposite side of the non-linear array of the electro-optic medium to the entire display.) After a predetermined interval known as "line address time & The horizontal line is deselected, the next horizontal line is selected, and the voltage in the vertical line driver is changed to create the next line of the display. This process is repeated so that the entire display is created in a row-by-row manner. Thus, in a display with N horizontal lines, any given pixel can be addressed for a time of 1 / N only.

능동형 매트릭스 디스플레이의 제조 방법은 확립되어 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터를 다양한 증착 및 포토리소그래피 (photolithography) 기술을 사용하여 조립할 수 있다. 트랜지스터는 게이트 전극, 절연 유전층, 반도체층 및 소스 및 드레인 전극을 포함한다. 게이트 전극에 전압을 인가하면 유전층 전체에 전기장이 제공되고, 이것은 반도체층의 소스에서 드레인으로의 전도성을 극적으로 증가시킨다. 이런 변화는 소스와 드레인 전극 사이의 전기 전도를 허용한다. 전형적으로는, 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극을 패턴화한다. 일반적으로, 반도체층을 또한 패턴화하여 이웃하는 회로 소자 사이의 부유 전도 (즉, 크로스-토크 (cross-talk)) 를 최소화시킨다.A manufacturing method of an active matrix display has been established. For example, thin film transistors can be assembled using various deposition and photolithography techniques. The transistor includes a gate electrode, an insulating dielectric layer, a semiconductor layer, and source and drain electrodes. Applying a voltage to the gate electrode provides an electric field throughout the dielectric layer, which dramatically increases the conductivity from the source to the drain of the semiconductor layer. This change allows electrical conduction between the source and drain electrodes. Typically, the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are patterned. In general, the semiconductor layer is also patterned to minimize floating conduction (i. E., Cross-talk) between neighboring circuit elements.

액정 디스플레이는 통상적으로 디스플레이 화소용 스위칭 장치로서 비정질 실리콘 ("a-Si") 박막 트랜지스터 ("TFT") 를 이용한다. 그러한 TFT 는 전형적으로는 하부-게이트 (bottom-gate) 배열을 갖는다. 하나의 화소 내에서, 박막 축전지는 전형적으로는 스위칭 TFT 에 의해 이동한 전하를 보유한다. 전기영동 디스플레이는 축전지가 있는 유사 TFT 를 사용할 수 있지만, 축전지의 기능은 액정 디스플레이에서와는 다소 다르다; WO 00/67327, 및 앞서 언급한 2002/0106847 및 2002/0060321 참고. 박막 트랜지스터는 고성능을 제공하도록 조립할 수 있다. 그러나, 조립 공정은 상당한 비용이 들 수 있다.Liquid crystal displays typically use amorphous silicon ("a-Si") thin film transistors ("TFTs ") as switching devices for display pixels. Such a TFT typically has a bottom-gate arrangement. Within one pixel, the thin film capacitor typically retains the charge moved by the switching TFT. Electrophoretic displays can use similar TFTs with batteries, but the function of the batteries is somewhat different from that of liquid crystal displays; WO 00/67327, and 2002/0106847 and 2002/0060321 mentioned above. Thin film transistors can be assembled to provide high performance. However, the assembly process can be costly.

TFT 어드레싱 어레이에서, 화소 전극은 라인 어드레스 시간 동안 TFT 를 통해 대전된다. 라인 어드레스 시간 동안, 인가 게이트 전압을 바꾸어 TFT 를 전도 상태로 스위칭시킨다. 예를 들어, n-형 TFT 에 있어서, TFT 를 전도 상태로 스위칭시키기 위하여 게이트 전압을 "고 (high)" 상태로 스위칭시킨다.In the TFT addressing array, the pixel electrodes are charged through the TFT during the line address time. During the line address time, the applied gate voltage is switched to switch the TFT to a conducting state. For example, in an n-type TFT, the gate voltage is switched to a " high "state to switch the TFT to a conduction state.

바람직하지 못하게도, 화소 전극은 전형적으로, 선택한 라인 전압을 변화시켜 TFT 채널을 고갈시키는 경우, 전압 이동을 나타낸다. 화소 전극 전압 이동은 화소 전극과 TFT 게이트 전극 사이의 전기용량 때문에 발생한다. 전압 이동을 다음과 같이 설계할 수 있다:Undesirably, the pixel electrode typically exhibits a voltage shift when it depletes the TFT channel by varying the selected line voltage. The pixel electrode voltage shift is caused by the capacitance between the pixel electrode and the TFT gate electrode. The voltage transfer can be designed as follows:

△Vp = Ggp△/(Cgp + Cp + Cs)? V p = G gp ? / (C gp + C p + C s )

[식 중, Cgp 는 게이트-화소 전기용량, Cp 는 화소 전기용량, Cs 는 저장 전기용량이고 △ 는 TFT 가 효과적으로 고갈된 때의 게이트 전압 이동 정도이다]. 이런 전압 이동을 종종 "게이트 피드쓰루 (feedthrough)" 라고 칭한다.Where C gp is the gate-pixel capacitance, C p is the pixel capacitance, C s is the storage capacitance, and? Is the gate voltage shift when the TFT is effectively depleted. This voltage transfer is often referred to as "gate feedthrough ".

게이트 피드쓰루는 상부면 전압 (공통의 전면 전극에 인가되는 전압) 을 △Vp 양만큼 이동시켜 보상할 수 있다. 그러나, 화소마다의 Cgp 변화량에 기인하여 화소마다 △Vp 가 변하기 때문에 복잡해진다. 따라서, 평균 화소 전압 이동에 대하여 보상하기 위해 상부면을 이동한 경우에도 전압 바이어스가 지속될 수 있다. 전압 바이어스는 화소의 광학 상태에 에러를 초래할 뿐만 아니라 전기-광학 매질의 질을 떨어뜨릴 수 있다.Gate feedthrough can be compensated for by moving as a (voltage to be applied to the front electrode of the common) △ V p both the top surface voltage. However, it is complicated because? V p changes for each pixel due to the C gp change amount for each pixel. Therefore, the voltage bias can be maintained even when the upper surface is moved to compensate for the average pixel voltage shift. Voltage bias can not only cause errors in the optical state of the pixel but also degrade the quality of the electro-optical medium.

예를 들어, Cgp 의 변화는 TFT 의 게이트 및 소스-드레인 레벨을 형성하는데 사용하는 두 전도층 사이의 변위에 의해 야기된다; 게이트 유전체 두께의 변화; 및 라인 에치 (etch), 즉, 라인 폭 에러의 변화.For example, the change in C gp is caused by the displacement between the two conductive layers used to form the gate and source-drain levels of the TFT; Change in gate dielectric thickness; And line etch, i.e., a change in line width error.

드레인 전극을 완전히 오버랩하는 게이트 전극을 이용함으로써, 불일치 전도층에 있어서 어느 정도의 허용오차를 얻을 수 있다. 그러나, 이런 기술은 큰 게이트-화소 전기용량을 초래할 수 있다. 큰 게이트-화소 전기용량은, 선택한 라인 전압 레벨 중 하나에 있어서 큰 보상의 필요성을 야기할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 현존하는 어드레싱 구조는, 예를 들어, 게이트-화소 전기용량에서의 화소-대-화소 변화량에 기인하여 의도하지 않은 바이어스 전압을 생성할 수 있다. 그러한 전압은, 특히 장시간 존재할 경우, 특정 전기-광학 매질에 해로운 효과를 줄 수 있다.By using a gate electrode which completely overlaps the drain electrode, a certain tolerance can be obtained in the mismatched conductive layer. However, this technique can result in large gate-pixel capacitance. The large gate-pixel capacitance is undesirable because it can cause the need for large compensation in one of the selected line voltage levels. In addition, existing addressing structures can produce unintended bias voltages, for example, due to pixel-to-pixel variations in gate-pixel capacitance. Such voltages can have detrimental effects on certain electro-optical media, especially when present for extended periods of time.

상기 문제들은 문턱 전압이 없는 전기-광학 매질을 사용하여 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 설계하는 것을 어려운 과제로 만든다. 디스플레이 상의 어떤 화소는 어쩌다 갱신될 수도 있기 때문에, 가능하다면, 화소의 광학 상태가 가능한 한 교란되지 않도록 해야 한다. 실제로, 이것은 화소에 인가되는 와류 전압 피크의 양 및 진폭의 최소화를 의미한다.These problems make it difficult to design a bistable electro-optic display using an electro-optic medium without a threshold voltage. Since some pixels on the display may be updated occasionally, if possible, the optical state of the pixel should be kept as unobtrusive as possible. In practice, this means minimizing the amount and amplitude of the vortex voltage peak applied to the pixel.

예로서, 상기 기재한 통상의 방식으로 스캔되는 능동형 매트릭스 디스플레이의 소스 (데이타) 라인에 인가되는 전압을 생각해 보자. 캡슐형 전기영동 디스플레이에서, 이들 라인은 공통 전극에 대하여, 디스플레이의 매 라인 어드레스 시간 (능동형 매트릭스 디스플레이의 소정의 가로줄을 선택하는 시간) 마다 빈번히, +15V 내지 -15V 사이에서 스위칭한다. 이들 전압은 디스플레이의 화소 전극에 전기용량상 직접 커플링되며, 이 커플링은 전기장-차폐 화소 설계에서는 꽤 강할 수 있다. 이들 커플링 전압 피크를, 장시간 동안, 부득이하게 DC 균형이 잡히도록 한다 하더라도, 이러한 전압 피크가 계속 인가되면 화소의 광학 상태를 변화시킬 수 있다.As an example, consider the voltage applied to the source (data) line of an active matrix display scanned in the conventional manner described above. In the encapsulated electrophoretic display, these lines frequently switch between +15 V and -15 V for each electrode address of the display (time to select a predetermined transverse line of the active matrix display) for the common electrode. These voltages are capacitively coupled directly to the pixel electrodes of the display, and this coupling can be quite robust in the field-shielded pixel design. Even if these coupling voltage peaks are forced to be DC balanced for a long time, the optical state of the pixel can be changed if such a voltage peak is continuously applied.

이러한 전압 피크, 및 이들로부터 야기되는 문제들은 각각의 화소 전극에 화소 저장 축전지를 커플링시킴으로써 감소시킬 수 있다고 알려져 있다; 예를 들어, 앞서 언급한 2002/0106847 참고. 종래 기술에서, 본질적으로 이들 전압 피크의 효과를 최소화하거나 제거하는 실행가능한 유일한 방식은 화소 저장 축전지의 크기를 증가시키는 것인데, 이것은 디스플레이의 전력 소비를 상당히 증가시킨다. 또한, 저장 축전지의 큰 크기는 달성가능한 최대 해상도를 제한하고, 금속-금속 오버랩 면적을 증가시켜 패널 수율을 감소시킬 수 있다.It is known that such voltage peaks, and problems arising therefrom, can be reduced by coupling pixel storage cells to each pixel electrode; See, for example, 2002/0106847 mentioned earlier. In the prior art, essentially the only viable way to minimize or eliminate the effects of these voltage peaks is to increase the size of the pixel storage battery, which significantly increases the power consumption of the display. In addition, the large size of the storage battery can limit the maximum achievable resolution, and the metal-metal overlap area can be increased to reduce the panel yield.

능동형 매트릭스 전기-광학 디스플레이에서, 문턱 전압을 나타내는 전기-광학 매질, 즉, 낮지만 0 은 아닌 전압에서는 본질적으로는 스위칭하지 않는 매질을 사용하여 상기 검토한 문제들이 줄어들거나 제거될 수 있다는 것을 이제 알게되었다.It is now known that in an active matrix electro-optic display, the above discussed problems can be reduced or eliminated using an electro-optic medium representing the threshold voltage, i.e. a medium that does not essentially switch at a low but non-zero voltage. .

한 가지 측면에서, 본 발명은 현탁 유체에 현탁되어 있는 전기적으로 대전된 입자를 포함하고, 그 입자가, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가지는 중합체성 쉘을 가지는 전기영동 매질을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect, the present invention provides a polymeric shell comprising a plurality of electrically charged particles suspended in a suspension fluid, wherein the particles comprise a polymeric shell having a repeating unit derived from one or more monomers of which the homopolymer of the monomer is non- The electrophoretic medium according to claim 1,

본 발명의 이런 측면을 이후 편의상 "비상용성 단량체 매질" 이라고 칭할 수 있다. 그러한 매질에서, 중합체성 쉘은 바람직하게는, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 추가로 함유한다. 상용성 단독중합체를 형성하는 단량체 또는 단량체들 (이들 단량체를 이후 편의상 "상용성 단량체" 라고 칭할 수 있음) 은 중합체 쉘의 약 15 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 50 내지 약 99 중량% 를 함유할 수 있다. 현탁 유체는 전형적으로는 탄화수소이지만, 탄화수소 및 또다른 상용성 용매, 예컨대 할로탄소의 혼합물을 사용할 수 있다. 대안적으로는, 실리콘 유체 또는 플루오로카본을 현탁 유체로서 사용할 수 있다.This aspect of the invention may hereinafter be referred to as "incompatible monomeric medium " for convenience. In such a medium, the polymeric shell preferably further comprises a repeating unit derived from one or more monomers in which the homopolymer of the monomers is compatible with the suspension fluid. Monomers or monomers that form compatible homopolymers (these monomers may hereinafter be referred to as "compatible monomers" for convenience) comprise from about 15 to about 99 weight percent, preferably from about 50 to about 99 weight percent, of the polymer shell ≪ / RTI > Suspension fluids are typically hydrocarbons, but hydrocarbons and other compatible solvents such as a mixture of halocarbons can be used. Alternatively, silicone fluid or fluorocarbon can be used as the suspension fluid.

비상용성 단독중합체를 형성하는 단량체 (이런 단량체를 이후 편의상 "비상용성 단량체" 라고 칭할 수 있음). 특정 단량체를 비상용성 단량체라고 간주할 수 있는지 여부는 사용하는 특정 현탁 유체에 의존하며, 한 특정 단량체는 하나의 현탁 유체에서는 비상용성 단량체이고 다른 현탁 유체에서는 상용성 단량체일 수 있음을 알게 될 것이다. 예를 들어, 라우릴 메타크릴레이트는 지방족 탄화수소 현탁 유체에서는 상용성 단량체이지만, 실리콘 현탁 유체에서는 보통 비상용성 단량체이다.Monomers that form an incompatible homopolymer (such monomers may hereinafter be referred to as "incompatible monomers for convenience "). Whether a particular monomer can be considered an incompatible monomer will depend on the particular suspension fluid used and one particular monomer will be an incompatible monomer in one suspension fluid and a compatible monomer in another suspension fluid. For example, lauryl methacrylate is a compatible monomer in aliphatic hydrocarbon suspension fluids, but is usually an incompatible monomer in silicone suspension fluids.

탄화수소를 단독으로 또는 탄화수소를 주로 포함하는 매질에 있어서, 비상용성 단량체는 약 8 개 이하의 탄소 원자를 포함하고, 임의로 히드록실 또는 할로겐 또는 기타 극성 치환기, 예컨대 카르복실기, 시아노기, 케톤 또는 알데히드 류를 포함하는 알코올로부터 형성된 아크릴레이트 및 메타크릴레이트; 아크릴아미드 및 메타크릴아미드; N,N-디알킬아크릴아미드; N-비닐피롤리돈; 스티렌 및 그의 유도체; 비닐 에스테르; 비닐 할라이드 중 임의의 하나 이상일 수 있다. 비상용성 단량체의 구체적인 예에는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 아크릴산, 아크릴로니트릴, 메틸 비닐 케톤, 메타크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 스티렌, 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드, 및 비닐리덴 클로라이드가 포함된다. 비상용성 단량체의 추가의 예에는 아크릴산 및 메타크릴산의 불소-함유 에스테르, 예컨대 트리플루오로에틸 메타크릴레이트, 헥사플루오로부틸 아크릴레이트, 또는 다른 종류의 플루오르화 단량체, 예컨대 펜타플루오로스티렌 또는 중합가능 작용기를 포함하는 기타 폴리플루오로방향족 분자가 포함된다. 탄화수소 매질 중 다른 부류의 비상용성 단량체에는 그들의 구조 내에 중합가능 비닐기를 포함하는 실리콘-함유 분자가 포함된다. 하기 실시예에 기재하는 본 발명의 특정 탄화수소 매질에서, 상용성 단량체는 라우릴 메타크릴레이트를 포함하고 비상용성 단량체는 트리플루오로에틸 메타크릴레이트, 헥사플루오로부틸 아크릴레이트, 스티렌, t-부틸 메타크릴레이트 및 N-비닐피롤리돈 중 임의의 하나 이상을 포함한다.In a medium comprising hydrocarbon alone or predominantly of hydrocarbon, the incompatible monomers comprise up to about 8 carbon atoms and optionally contain hydroxyl or halogen or other polar substituents such as carboxyl, cyano, ketone or aldehydes Acrylates and methacrylates formed from an alcohol comprising; Acrylamide and methacrylamide; N, N-dialkyl acrylamide; N-vinylpyrrolidone; Styrene and its derivatives; Vinyl esters; Vinyl halide. ≪ / RTI > Specific examples of the incompatible monomers include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2- Acrylic acid, acrylonitrile, methyl vinyl ketone, methacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, and vinylidene chloride. Further examples of incompatible monomers include fluorine-containing esters of acrylic acid and methacrylic acid, such as trifluoroethyl methacrylate, hexafluorobutyl acrylate, or other fluorinated monomers such as pentafluorostyrene or polymerized And other polyfluoroaromatic molecules including possible functional groups. Another class of incompatible monomers in the hydrocarbon medium includes silicon-containing molecules containing polymerizable vinyl groups in their structure. In the specific hydrocarbon medium of the present invention described in the following examples, the compatible monomers include lauryl methacrylate and the incompatible monomers include trifluoroethyl methacrylate, hexafluorobutyl acrylate, styrene, t-butyl Methacrylate, and N-vinylpyrrolidone.

다른 유형의 현탁 유체, 예를 들어, 플루오로카본 매질과 함께, 상용성 단량체로서 플루오로카본 단량체의 비율이 대부분인, 상기 많은 유형의 비상용성 단량체를 사용할 수 있다. 유사하게, 실리콘 현탁 유체에 있어서, 상용성 단량체는 대다수의 실리콘 기를 포함할 수 있고, 비상용성 단량체는 대다수의 실리콘 작용기를 포함하는 것들을 제외하고 상기 나열한 임의의 단량체를 포함할 수 있다.Many types of the incompatible monomers can be used, with the majority of fluorocarbon monomers being compatible monomers, with other types of suspension fluids, such as fluorocarbon media, as compatible monomers. Similarly, for silicone suspension fluids, the compatible monomers may comprise a majority of silicon groups, and the incompatible monomers may include any of the monomers listed above, except those containing a majority of the silicon functionality.

비상용성 단량체 매질은 전기적으로 대전된 다른 (제 1) 입자 또는 입자들과 적어도 하나의 광학 특징이 다른 전기적으로 대전된 제 2 유형의 입자를 추가로 포함할 수 있고, 전기적으로 대전된 제 2 유형의 입자는 중합체성 쉘을 가진다. 그러한 2-입자 시스템의 한 가지 형태에서, 전기적으로 대전된 제 1 입자는 티타니아를 포함하고 전기적으로 대전된 제 2 유형의 입자는 카본 블랙 또는 구리 크로마이트를 포함한다.The incompatible monomeric medium may further comprise an electrically charged second type of particles having at least one different optical characteristic from the other (first) particles or particles that are electrically charged, and the electrically charged second type Of the particles have a polymeric shell. In one form of such a two-particle system, the electrically charged first particles comprise titania and the electrically charged second type particles comprise carbon black or copper chromite.

본 발명은 또한 본 발명의 비상용성 단량체 매질에 사용하기 위한 전기영동 입자를 제공한다. 현탁 유체로서 탄화수소 또는 할로탄소를 사용하는 전기영동 매질에서, 이런 전기영동 입자 (이후 편의상 "비상용성 단량체 입자" 라고 칭함) 는, 단량체의 단독중합체가 n-헥산과 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가지는 중합체성 쉘을 가지는 안료 입자를 포함한다. (전기영동 매질 기술의 당업자에게는 명백하겠지만, 그러한 매질에 전형적으로 사용되는 탄화수소 현탁 유체는 저분자량 지방족 탄화수소의 다양한 혼합물을 포함하고, 분명히 하자면, 그러한 탄화수소 혼합물과의 상용성을 시험하기 위한 단일 시험 화합물로서 n-헥산을 사용할 수 있다.)The present invention also provides electrophoretic particles for use in an incompatible monomeric medium of the present invention. In an electrophoretic medium using hydrocarbons or halocarbons as the suspension fluid, such electrophoretic particles (hereinafter referred to as "incompatible monomer particles " for convenience) may be prepared by reacting a homopolymer of a monomer with one or more monomers And pigment particles having a polymeric shell having a repeating unit. (As will be apparent to those skilled in the art of electrophoretic media technology, hydrocarbon suspension fluids typically used in such media include various mixtures of low molecular weight aliphatic hydrocarbons and, to be sure, a single test compound to test compatibility with such hydrocarbon mixtures N-hexane can be used.)

본 발명의 비상용성 단량체 입자에서, 중합체성 쉘은, 단량체의 단독중합체가 n-헥산과 상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 추가로 포함할 수 있다. 상용성 단량체는 중합체 쉘의 약 15 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 50 내지 약 99 중량% 를 포함할 수 있다. 비상용성 단량체는 상기 56 번째 단락에 나열한 것들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 하기 실시예에 기재하는 본 발명의 특정 입자에서, 상용성 단량체는 라우릴 메타크릴레이트를 포함하고 비상용성 단량체는 스티렌, t-부틸 메타크릴레이트 및 N-비닐피롤리돈 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 본 발명의 입자를 형성하는데 사용되는 안료는, 예를 들어, 티타니아, 카본 블랙 및 구리 크로마이트 중 임의의 하나 이상일 수 있다.In the incompatible monomer particles of the present invention, the polymeric shell may further comprise repeating units derived from one or more monomers wherein the homopolymer of the monomers is compatible with n-hexane. Compatible monomers can comprise from about 15 to about 99 weight percent, preferably from about 50 to about 99 weight percent, of the polymer shell. The incompatible monomers may comprise any one or more of those listed in the 56th paragraph above. In the specific particles of the invention described in the following examples, the compatible monomers include lauryl methacrylate and the incompatible monomers include any one or more of styrene, t-butyl methacrylate, and N-vinyl pyrrolidone . The pigments used to form the particles of the present invention may be any one or more of, for example, titania, carbon black and copper chromite.

또다른 측면에서, 본 발명은 플루오르화 및 실리콘-계 현탁 유체에 사용하기 위한 유사 전기영동 입자를 제공한다. 따라서, 본 발명은, 단량체의 단독중합체가 퍼플루오로데칼린과 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가지는 중합체성 쉘을 가지는 안료 입자를 포함하는 전기영동 입자를 제공한다. 본 발명은 또한, 단량체의 단독중합체가 폴리디메틸실록산 200 (점도 0.65 센티스톡) 과 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가지는 중합체성 쉘을 가지는 안료 입자를 포함하는 전기영동 입자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides similar electrophoretic particles for use in fluorinated and silicone-based suspension fluids. Accordingly, the present invention provides electrophoretic particles comprising pigment particles, wherein the homopolymer of the monomer has a polymeric shell having repeating units derived from at least one monomer that is incompatible with perfluorodecalin. The present invention also provides electrophoretic particles comprising a pigment particle wherein the homopolymer of the monomer has a polymeric shell having a polydimethylsiloxane 200 (viscosity 0.65 centistokes) and repeating units derived from one or more monomers that are non-flammable.

또다른 측면에서, 본 발명은 하기를 포함하는 전기영동 매질을 제공한다:
In another aspect, the invention provides an electrophoretic medium comprising:

현탁 유체;Suspension fluid;

현탁 유체에 현탁되어 있는 전기적으로 대전된 제 1 유형의 입자 (제 1 유형의 입자는 제 1 광학 특징 및 중합체성 쉘을 가짐); 및An electrically charged first type of particles suspended in a suspension fluid, the first type of particles having a first optical characteristic and a polymeric shell; And

제 2 유형의 입자 (제 1 광학 특징과는 다른 제 2 광학 특징 및 중합체성 쉘을 가짐);A second type of particles (having a second optical feature and a polymeric shell different from the first optical feature);

여기서 중합체성 쉘은 제 1 및 제 2 유형의 입자의 동종응집이 이종응집보다 열역학적으로 유리하도록 배열됨.Wherein the polymeric shell is arranged such that homologous aggregation of the first and second types of particles is thermodynamically more advantageous than heterogeneous aggregation.

이런 매질을 이후 편의상 본 발명의 "동종응집 매질" 이라고 칭할 수 있다. 동종응집 매질과 본 발명의 이중 입자 비상용성 단량체 매질 사이에는, 많은 매질이 그 두 정의를 동시에 만족시킬 수 있다는 면에서, 상당한 중복부분이 있음을 알게 될 것이다.Such a medium may hereinafter be referred to for convenience as the " homogenous flocculating medium "of the present invention. Between the homogenous flocculating medium and the binary particle incompatible monomeric material of the present invention, it will be appreciated that there is considerable overlap in that many of the media can simultaneously satisfy both definitions.

본 발명의 동종응집 매질에서, 제 1 및 제 2 유형의 입자의 중합체성 쉘은 각각, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 포함할 수 있다. 각각의 중합체성 쉘은, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 추가로 포함할 수 있다. 상용성 단량체는 중합체 쉘의 약 15 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 50 내지 약 99 중량% 를 포함할 수 있다. 현탁 유체는 유전 상수가 약 5 미만일 수 있고, 탄화수소, 바람직하게는 지방족 탄화수소를 포함할 수 있다. 대안적으로는, 현탁 유체는 아릴-알칸 또는 도데실벤젠을 포함할 수 있다.In the homogeneous coagulation medium of the present invention, the polymeric shells of the first and second types of particles may each comprise a repeating unit derived from one or more monomers, wherein the homopolymer of the monomers is non-compatible with the suspension fluid. Each polymeric shell may further comprise repeating units derived from one or more monomers wherein the homopolymer of the monomers is compatible with the suspension fluid. Compatible monomers can comprise from about 15 to about 99 weight percent, preferably from about 50 to about 99 weight percent, of the polymer shell. The suspension fluid may have a dielectric constant of less than about 5 and may include hydrocarbons, preferably aliphatic hydrocarbons. Alternatively, the suspension fluid may comprise an aryl-alkane or dodecylbenzene.

또한, 비상용성 단량체는 상기 46 번째 단락에 나열한 것들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 동종응집 매질의 바람직한 형태에 있어서, 상용성 단량체는 라우릴 메타크릴레이트를 포함하고 비상용성 단량체는 스티렌, t-부틸 메타크릴레이트 및 N-비닐피롤리돈 중 임의의 하나 이상을 포함한다.In addition, the incompatible monomers may comprise any one or more of those listed in the 46th paragraph above. In a preferred form of homogeneous flocculating media, the compatible monomers include lauryl methacrylate and the incompatible monomers include any one or more of styrene, t-butyl methacrylate, and N-vinyl pyrrolidone.

하기에서 상세하게 설명하는 이유로 인하여, 본 발명의 동종응집 매질은 작동 문턱 전압을 가질 수 있다. 매질을 캡슐화시킬 수 있고, 즉, 현탁 유체 및 입자를 복수의 캡슐 또는 셀 내에 담을 수 있다.For reasons explained in detail below, the homogeneous flocculating media of the present invention may have an operating threshold voltage. The medium can be encapsulated, i. E. The suspension fluid and particles can be contained in a plurality of capsules or cells.

본 발명은 또한 본 발명의 전기영동 매질 중 어느 한 유형 및 그 전기영동 매질에 인접하게 배치되고 거기에 전기장을 적용하도록 배열된 하나 이상의 전극을 포함하는 전기영동 디스플레이를 제공한다.The present invention also provides an electrophoretic display comprising one of the electrophoretic media of the present invention and one or more electrodes disposed adjacent the electrophoretic medium and arranged to apply an electric field thereto.

본 발명은 또한 전기-광학 매질층; 및 전기-광학 매질층에 인접하게 배치되고 거기에 전기장을 적용하도록 배열된 복수의 화소 전극을 포함하고, 그 전기-광학 매질이 문턱 전압을 나타내는 능동형 매트릭스 전기-광학 디스플레이를 제공한다.The invention also relates to an electro-optical medium layer; And a plurality of pixel electrodes disposed adjacent the electro-optic medium layer and arranged to apply an electric field thereto, the electro-optic medium exhibiting a threshold voltage.

이런 전기-광학 디스플레이를 이후 편의상 본 발명의 "문턱 전압 디스플레이" 라고 칭할 수 있다. 그런 디스플레이에서, 축전지를 각각의 화소 전극과 연결시킬 수 있다. 전기-광학 매질은 현탁 유체에 현탁되어 있고 그 전기-광학 매질에 전기장을 적용할 때 그 사이로 움직일 수 있는 복수의 대전된 입자를 포함할 수 있다. 이들 대전된 입자는, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가지는 중합체성 쉘을 가질 수 있다. 전기-광학 매질은 또한 본 발명의 동종응집 매질일 수 있다.Such an electro-optic display may hereinafter be referred to as the "threshold voltage display" In such a display, a battery can be connected to each pixel electrode. The electro-optical medium may comprise a plurality of charged particles suspended in a suspension fluid and movable therebetween when applying an electric field to the electro-optical medium. These charged particles may have polymeric shells in which the homopolymer of the monomer has repeating units derived from one or more monomers that are non-compatible with the suspension fluid. The electro-optical medium may also be an homogeneous agglomerating medium of the present invention.

마지막으로, 본 발명은 중합체-코팅 안료 입자의 제조 방법을 제공하고, 이 방법은 하기를 포함하며, 단계 (b) 는 지방족 탄화수소 내에서 수행한다:Finally, the present invention provides a process for the preparation of polymer-coated pigment particles, the process comprising: (a) carrying out in an aliphatic hydrocarbon;

(a) 안료 입자를, 그 입자와 반응할 수 있고 거기에 결합할 수 있는 작용기를 가지고 또한 중합가능기 또는 중합개시기를 가지는 시약과 반응시켜, 그 작용기를 입자 표면과 반응시키고 거기에 중합가능기를 부착시키는 단계; 및(a) reacting a pigment particle with a reagent having a functional group capable of reacting with the particle and capable of bonding to the particle and having a polymerizable group or a polymerization initiator, reacting the functional group with the particle surface, Attaching a group; And

(b) 단계 (a) 의 생성물을 하나 이상의 단량체 또는 올리고머와, 상기 입자 상의 중합가능기 또는 중합개시기와 하나 이상의 단량체 또는 올리고머를 반응시키기에 효과적인 조건 하에서, 반응시켜 안료 입자에 결합된 중합체를 형성하는 단계.(b) reacting the product of step (a) with one or more monomers or oligomers under conditions effective to react the polymerizable or polymeric initiator phase on the particle with one or more monomers or oligomers to form a polymer bound to the pigment particles Forming step.

이런 방법을 이후 편의상 본 발명의 "지방족 중합 방법" 이라고 칭할 수 있다.Such a process may hereinafter be referred to as the "aliphatic polymerization method" of the present invention for convenience.

도 1 은 본 발명의 비상용성 단량체 전기영동 입자를 제조하는데 사용하는 방법을 도식적으로 나타내는 반응도이다.
도 2 는 하기 실시예에 기재하는 바와 같이, 다양한 펄스 길이에 대하여, 인가 전압의 함수로서 본 발명의 동종응집 전기영동 매질의 동적 범위의 변화를 나타내는 그래프이다.
이미 나타낸 바와 같이, 본 발명은 중합체성 쉘을 가지는 입자를 사용하는 전기영동 매질, 그러한 매질에 사용하기 위한 전기영동 입자, 그러한 매질 또는 유사한 전기-광학 매질을 포함하는 전기영동 디스플레이, 및 앞서 언급한 중합체성 쉘의 제조 방법에 관한 것이다. 전기영동 입자, 그 위에 중합체 쉘을 형성하는 방법, 전기영동 매질 및 그러한 입자를 혼입시킨 디스플레이에 관한 배경 정보를 위하여, 앞서 언급한 WO 02/093246, 특히 그것의 12 내지 41 면을 참조한다. 또한 앞서 언급한 2002/0185378, 단락 [0124] 내지 [0165] 를 참고한다. 이런 정보는 이러한 공개된 출원에서 쉽게 입수가능하기 때문에, 본 발명의 전기영동 입자, 매질, 디스플레이 및 방법이 이런 국제 출원에 기재된 유사물과 어떻게 다른지를 설명하는데 필요한 범위를 제외하고는 본원에서 반복하지 않을 것이다.
본 발명의 전기영동 입자 상에 존재하는 중합체 쉘이, 추가의 중합체가 그 중합체 표면에 형성될 수 없게, 입자 표면을 완전히 덮는 것은 아닐 수 있고; 실제로, 하기에 검토하는 바와 같이, 제 2 중합 단계는 입자 표면에 추가의 중합체를 종종 형성할 것이라는 것이 종종 발견된다. 따라서, 본원에서 "중합체 쉘" 이라는 용어의 사용은, 중합체 코팅이 추가의 중합 단계에 의해서 입자 상에 추가의 중합체를 형성할 가능성이 배제됨을 의미하지는 않는다.
다수의 세라믹 산화물 안료, 그러나 특히는 실리카- 및/또는 알루미나-코팅 티타니아 및 유사 실리카-코팅 안료에 결합하는 작용기의 바람직한 부류는 실란 커플링기, 특히 트리알콕시 실란 커플링기이다. 티타니아 및 유사 안료에 중합가능기를 부착시키기 위한 바람직한 하나의 시약은 앞서 언급한 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트이다:
H2C=C(CH3)CO2(CH2)3Si(OCH3)3. (I)
이 물질은 Dow Chemical Company, Wilmington, Delaware 로부터 상표명 Z6030 으로 시판된다. 해당 아크릴레이트도 사용할 수 있다. 또다른 유용한 시약은 하기 화학식의 아미노실릴 유도체이다:
H2C=CHC6H4CH2NHCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3.HCl. (II)
나중에 전기영동 입자 주변에 형성될 중합체 쉘에 "고정제 (anchor)" 를 제공하기 위하여, 이들 실릴 메트(아크릴레이트)는, 적합한 대전제 또는 대전제들의 존재 하에 원하는 전하를 얻는 능력을 최종 전기영동 입자에 부여하는 전하-조절기를 포함한다. 양성 대전 입자를 원하는 경우에는 화학식 (II) 의 시약을 사용하지만, 화학식 (I) 의 시약은 음성 대전 입자를 제공한다. 두 시약은, 물론, 용액 내에서 생성되는 중합체성 라디칼의 그래프팅을 허용하는 중합가능 비닐 류를 포함한다.
실제로, 전기영동 매질 내의 현탁 유체는 전형적으로는 유전 상수가 낮은 액체, 예컨대 탄화수소, 할로탄소 (특히 플루오로카본), 또는 실리콘이다. 본 발명의 비상용성 단량체 매질은 임의의 이런 유형의 현탁 유체를 사용할 수 있다. 본 발명을 무엇보다도 탄화수소 현탁 유체를 포함하는 매질과 관련하여 하기에서 설명하겠지만, 다른 유형의 현탁 유체를 사용하기 위해 매질을 개질시키는 것은 그러한 현탁 유체에서의 콜로이드 화학에서의 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 중합체 쉘 자체는 전형적으로 탄화수소 사슬 (즉, 현탁 매질과 매우 상용성인 단독중합체를 형성하는 사슬) 을 대부분의 비율로 함유하고; 하기 검토하는 바와 같이, 현탁 유체와의 상용성을 조절하기 위하여 그리고 대전시키기 위하여 제공되는 기를 제외하고, 대다수의 강한 극성 또는 이온성 기는 바람직하지 못하다. 또한, 적어도 그 속에 입자를 사용할 매질이 지방족 탄화수소 현탁 유체를 포함하는 경우 (통상 그런 경우임), 중합체는, 주 사슬 및 그 주 사슬로부터 뻗어나가는 복수의 측 사슬을 가지는, 분지형 또는 "빗" 구조를 가지는 것이 유리하다. 이들 측 사슬 각각은 적어도 약 4, 바람직하게는 적어도 약 6 개의 탄소 원자를 가져야 한다. 사실상 측 사슬은 더 긴 것이 유리할 수 있다; 예를 들어, 라우릴 (C12) 측 사슬. 측 사슬은 그 자체가 분지형일 수 있다; 예를 들어, 각각의 측 사슬은 분지형 알킬기, 예컨대 2-에틸헥실기일 수 있다. (본 발명은 다음으로 인해 결코 제한되지는 않지만) 탄화수소-계 현탁 유체에 대한 탄화수소 사슬의 높은 친화성 때문에, 중합체의 분지들이 대용량의 액체 중에 브러시 또는 나무-형 구조로 서로로부터 벌어져서, 다른 유사 입자와 가까이 연결되지 못하게 하고 현탁 유체 내에서 입자가 콜로이드적으로 안정하게 된다고 여겨진다.
앞서 언급한 WO 02/093246 에 기재한 바와 같이, 전기영동 입자 상에 형성되는 중합체량의 최적의 범위가 있고, 입자 상에 넘치는 또는 모자란 양의 중합체를 형성하면 이들의 전기영동 특징의 질이 떨어질 수 있음을 발견하였다. 최적의 범위는 코팅할 입자의 밀도 및 크기, 그 속에 입자를 사용할 현탁 매질의 성질, 및 입자 상에 형성되는 중합체의 성질을 포함하는 다수의 요인에 따라 변할 것이고, 임의의 특정 입자, 중합체 및 현탁 매질에 있어서, 최적의 범위는 경험적으로 최상으로 결정된다. 그러나, 일반 지시사항으로서, 입자가 농후해질수록 입자의 중량에 대한 중합체의 최적의 비율은 낮아지고, 입자가 더 미세하게 분할될수록 (입자 크기가 작을수록) 중합체의 최적의 비율은 높아짐을 주의해야 한다. 앞서 언급한 WO 02/093246 에는, 입자는 적어도 2, 바람직하게는 적어도 4 중량% 의 중합체로 코팅되어야 하고, 대부분의 경우, 중합체의 최적의 비율은 입자의 4 내지 15 중량%, 전형적으로는 6 내지 15 중량%, 가장 바람직하게는 8 내지 12 중량% 의 범위일 것이라고 나타나 있다. 더욱 구체적으로는, 티타니아 입자의 경우, 앞서 언급한 WO 02/093246 에는, 중합체의 바람직한 범위는 티타니아의 8 내지 12 중량% 라고 나타나 있다.
그러나, 입자 크기 및 밀도의 범위가 넓은 입자에 본 발명을 용이하게 적용하기 위하여, 중합체의 양을 중합체의 표면 밀도 (즉, 입자 표면의 단위 면적 당 중합체의 중량, 예를 들어, 입자 표면 제곱 미터 당 중합체 밀리그램) 로 기재하는 것이 유리할 수 있다. 중합체의 표면 밀도는 하기의 식으로부터 계산할 수 있다:
Γ = WρD/6
[식 중 Γ 는 중합체의 표면 밀도이고, W 는 샘플 그램 당 중합체의 중량 (열중량 분석으로부터 수득) 이고, ρ 는 기본 입자의 밀도이고, D 는 기본 입자의 직경이다]. 구리 크로메이트에 있어서, 표면 밀도의 유용한 범위는 2 내지 40 mg/g, 바람직한 범위는 14 내지 24 mg/g, 특히 바람직한 범위는 18 내지 22 mg/g 임을 알게되었다.
본 발명의 중합체-코팅 입자는 또한 전기영동 디스플레이 이외의 용도에도 유용할 수 있다. 예를 들어, 현 안료 상의 중합체 코팅에 의해 제공되는, 탄화수소 물질에 대한 조절된 친화성은, 유사하지만 코팅되지 않은 안료보다 중합체성 및 고무 매트릭스에서 그 안료가 더욱 쉽게 분산되게 되어 그 중합체성 및 고무 매트릭스에 사용하기에 유리하도록 해 준다. 중합체 코팅의 화학적 성질 중 유연은, 그 코팅이 임의의 특정 매트릭스에서 조절된 분산성을 위해 "튜닝" 되도록 해 준다. 따라서, 본 안료는 분산성 안료 또는 반응성 압출 화합물로서 사용할 수 있다. 또한, 입자 상의 중합체 코팅은 입자와 매트릭스 물질 사이의 계면에서 그러한 안료/중합체 또는 고무 배합물이 전단 또는 균열되려는 경향을 감소시켜서 그러한 배합물의 물성을 개선시키는데 유용할 수 있다. 중합체-코팅 입자를, 입자에 부착되지 않은 "유리" 중합체와의 부가혼합물로서 제조하는 방법으로 중합체-코팅 입자를 제조하는 경우 (상기 검토한 바와 같음), 많은 경우에, 유리 중합체는 매트릭스에 해를 끼치지 않고 분산될 것이기 때문에, 입자를 중합체성 또는 고무 매트릭스에 분산시키기 전에 유리 중합체로부터 코팅된 입자를 분리할 필요가 없을 것이다.
본 발명의 매질에서, 화학적 비활성, 전기영동 입자에 대한 밀도 조화, 또는 전기영동 입자 및 캡슐 또는 마이크로셀 벽 (캡슐형 전기영동 디스플레이의 경우) 모두와의 화학적 상용성에 관한 것을 기초로 하여 현탁 유체를 선택할 수 있다. 입자의 움직임을 원할 경우, 유체의 점도는 낮아야 한다. 현탁 유체의 굴절률 역시 입자의 굴절률에 사실상 맞출 수 있다. 본원에서 사용하는 바와 같이, 그들의 개개의 굴절률 차이가 약 0 내지 약 0.3 인, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 0.2 인 경우, 현탁 유체의 굴절률은 입자의 굴절률에 "사실상 맞춰진다". 그러나, 광학 상태가 부분적으로는 산란 효율에 의해 결정되는 전기영동 디스플레이에서는, 산란체와 매질 간의 굴절률의 차이가 큰 것이 바람직하다. 티타니아 입자는 전형적으로는 산란 입자로 사용되어 이중 입자 전기영동 디스플레이에서 백색 상태를 만들고, 이런 물질의 굴절률은 높아서 (약 2.7), 현탁 매질의 굴절률은 낮은 것이 바람직하다.
유용한 유기 용매에는 에폭시드, 예컨대 데칸 에폭시드 및 도데칸 에폭시드; 비닐 에테르, 예컨대 시클로헥실 비닐 에테르 및 Decave (International Flavors & Fragrances, Inc., New York, NY 의 등록 상표); 및 방향족 탄화수소, 예컨대 톨루엔 및 기타 알킬 벤젠 유도체 예컨대 도데실벤젠 및 나프탈렌 및 알킬 나프탈렌 유도체가 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 유용한 할로겐화 유기 용매에는 테트라플루오로디브로모에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 1,2,4-트리클로로벤젠 및 사염화탄소가 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 이들 물질은 밀도가 높다. 유용한 탄화수소에는 도데칸, 테트라데칸, Isopar (등록 상표) 시리즈 (Exxon, Houston, TX), Norpar (등록 상표) (일련의 노말 파라핀계 액체), Shell-Sol (등록 상표) (Shell, Houston, TX), 및 Sol-Trol (등록 상표) (Shell) 의 지방족 탄화수소, 나프타, 및 기타 석유 용매가 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 이들 물질은 보통 밀도가 낮다. 실리콘 오일의 유용한 예에는 옥타메틸 시클로실록산 및 고분자량 시클릭 실록산, 폴리(메틸 페닐 실록산), 헥사메틸디실록산, 및 폴리디메틸실록산이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 이들 물질은 보통 밀도가 낮다. 유용한 저분자량 할로겐-함유 중합체에는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 중합체 (Halogenated Hydrocarbon Inc., River Edge, NJ), Galden (등록 상표) (Ausimont, Morristown, NJ 의 퍼플루오르화 에테르), 또는 du Pont (Wilmington, DE) 의 Krytox (등록 상표) 가 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 다수의 상기 물질은 점도, 밀도, 및 융점의 범위에 있어서 이용가능하다.
전기영동 입자, 매질 및 입자/현탁 유체 상용성을 조절한 디스플레이
지금까지는, 전기영동 매질 (전형적으로는 지방족 탄화수소 예컨대 Isopar G) 에서 입자를 둘러싸는 현탁 유체와 매우 상용성인 중합체로부터 전기영동 입자 주변의 중합체 코팅 또는 쉘을 형성하는 것이 바람직하다고 명백하게 여겨졌다. 그러한 매우 상용성인 중합체 쉘을 사용하는 것이 양호한 입체 안정성을 제공하기에 바람직하다고 여겨졌다. 따라서, 앞서 언급한 WO 02/093426 의 실시예 대부분에서, 콜로이드적으로 안정한, 작용성 안료 상에 입체 안정화 중합체 쉘을 제공하기 위해서 단일 단량체, 및 단일 중합 단계만을 필요로 했다. 그러한 중합체성 쉘을 형성하는데 사용하는 단량체는 전형적으로는 라우릴 메타크릴레이트이지만, 앞서 언급한 WO 02/093426 에서는 다른 단량체도 사용한다.
중합체 쉘이 현탁 유체와 다소 덜 상용성이 되도록 중합체 쉘을 개질시켜, 즉, 중합체 쉘의 일부 부분을 현탁 유체와 비상용성으로 만들어서 특정의 중요한 장점, 특히 개선된 영상 안정성을 얻을 수 있다는 것을 이제 알게 되었다.
"상용성" 및 "비상용성" 이라는 용어는 본원에서 중합체 분야에서의 이들의 의미로 사용한다. 가장 간단한 정도로는, 현탁 유체와의 중합체 상용성은 중합체 (결합된 기본 전기영동 입자로부터 분리된 경우) 가 용매에 가용성임을 의미한다. 중합체가 가용성인지 여부는 보통 간단한 육안 검사로 결정할 수 있다; 용액은 일반적으로 광학적으로 맑은 반면, 비-용액 (혼합물 또는 분산액) 은 불투명하거나 두 개의 두드러지는 상을 가진다.
그러나, 상용성은 2원적인 현상은 아니며, 즉, 중합체는 주어진 현탁 유체와 필연적으로 완전히 상용성이거나 완전히 비상용성인 것은 아니다. 대신, 유체와 중합체 부분 (대략, 중합체를 구성하는 단량체) 사이의 상호작용 및 중합체 부분끼리의 상호작용의 상대적 세기에 따라, 상용성의 정도가 있다. 중합체가 유체에 매우 가용성인 경우, 중합체-유체 상호작용은 중합체-중합체 상호작용보다 에너지상 더욱 유리하다. 이런 경우, 코일을 형성하는 경향이 있는 중합체로는, 용액 중 중합체 코일이 중합체 용융물 중 중합체 코일에 비해 신장될 것이다. 이런 신장은 모세관 점도계 또는 광 산란 기술을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 분자량 (M) 이 상이한 일련의 중합체 샘플의 고유 점도인 [η] 를 측정하는 경우, 그 두 가지 양 사이에는 멱수 법칙 관계가 있음을 보통 알게 된다:

Figure pat00001

지수 α 는 용매의 질에 따라 0.5 내지 약 0.8 (유연성 중합체의 경우) 의 범위이고, 그 값이 클수록 더 양호한 용매임을 나타낸다. α = 0.5 인 경우, 유체를 "세타 (theta) 용매" 라고 칭하고 중합체의 형상은 중합체 용융물과 유사하여 (즉, 다른 중합체 부분으로만 둘러싸임), 사실상 중합체는 유체와의 중립적 상용성을 가진다. 이러한 조건 하에서, 중합체 사슬의 형상은 랜덤 워크 (random walk) 이다.
단독중합체 및 공중합체 시스템 모두에 있어서, 용매의 질 (즉, 용매와의 중합체 상용성) 을 나타내는 지표로서 허긴즈 (Huggins) 계수를 사용할 수 있다. 허긴즈 상수는 중합체의 희석 용액의 상대 점도에 대한 하기 식에서 [η]2k' 항이다:
Figure pat00002

이 식에서 ηS 는 용매의 점도이고, [η] 는 고유 점도이고, c 는 유체 중 중합체의 농도이다. 상용성 유체에 있어서, k' 는 0.30 내지 0.40 의 범위인 반면, 덜 상용성인 유체에서는, k' 는 더 크다 (0.50 내지 0.80). (C.W. Macosko, Rheology Principles, Methods, and Applications, VCH Publishers, 1994, p. 481 참고).
정적 광 산란 또는 삼투압 측정으로 측정한, 주어진 유체-중합체 용액에서의 2차 비리알 (virial) 계수의 값으로부터 유사한 정보를 모을 수 있다. 일반적으로, 큰 2차 비리알 계수는 더 상용성인 유체를 의미한다. 용해된 중합체 강의 관계에 있어서, 사실상 비상용성인 중합체-용매 상호작용에 해당하는, 2차 비리알 계수는 - 가 될 수도 있다 (C. Tanford, Physical Chemistry of Macromolecules, John Wiley and Sons, New York, 1961, pp. 293-296 참고).
중합체가 유체에 불용성인 경우, 즉, 비상용성인 경우, 중합체는 때때로 유체에 의해 팽창될 수도 있다. 팽창도 (유체 존재 하 중합체 샘플 대 건조 중합체 부피 비) 는 이런 상황에서 유체 및 중합체의 상용성 정도의 척도로서 사용할 수 있다. 팽창도가 클수록, 상용성도 커진다.
여러 방식으로, 중합체 쉘을 현탁 유체와 덜 상용성이 되도록 만들 수 있다. 우선, 중합체 쉘은, 본 발명의 비상용성 단량체 전기영동 매질 측면에 따르면, 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 비상용성인 하나 이상의 단량체로부터 유도된 반복 단위체를 가질 수 있다. 전형적으로, 그러한 중합체 쉘은 상용성 단량체, 즉 단량체의 단독중합체가 현탁 유체와 상용성인 단량체도 포함할 것이고, 중합체 쉘과 현탁 유체의 상용성은 그 두 단량체의 비를 변형시켜 조절할 수 있다.
비상용성 및 상용성 단량체 모두를 포함하는 중합체 쉘 (명백하게는, 존재하는 각각의 유형의 단량체가 하나를 초과할 수 있음) 은 마지막 중합 단계 (단독 중합 단계일 수 있음) 에서 중합가능 단량체의 혼합물을 사용하여 형성되는 랜덤 공중합체 쉘일 수 있다. 단량체 중 하나가 현탁 유체와 상용성이고, 하나는 아닐 경우, 쉘 내의 단량체의 비에 따라 어느 정도의 콜로이드성 안정성을 입자에 부여할 수 있다. 또한, 상이한 단량체 종이 상이한 비상용성 정도를 부여할 수 있기 때문에, 비상용성 단량체를 바꿔서, 비상용성 정도를 더욱 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 중합체 쉘 내에 단독 단량체로서 사용하는 경우, 약 8 개 이하의 탄소 원자를 포함하는 짧은 측 사슬을 가지는 아크릴레이트 에스테르 (예를 들어, 부틸 메타크릴레이트) 가 Isopar G 현탁 유체 내에서 콜로이드적으로 안정하지 않은 입자를 산출한다는 것이 관찰되었다. 반면에, 라우릴 메타크릴레이트는 Isopar G 내에서 콜로이드성 안정성이 우수한 전기영동 입자를 산출한다. 따라서, 라우릴 메타크릴레이트 및 부틸 메타크릴레이트의 공중합체는, 중합 혼합물 중 부틸 메타크릴레이트 대 라우릴 메타크릴레이트의 어떤 몰 비에서, Isopar G 와 한계 상용성인 중합체 쉘 및 콜로이드적으로 한계 안정한 입자를 제공할 것이다.
전기영동 입자 주변의 중합체 쉘을 개질하는 제 2 의 방법은 제 2 단계 중합에 의한 것이다. 상기 화학식 (I) 및 (II) 의 시약에 의해 제공되는 표면 작용성은 단일 그래프트 중합 단계 도중에 완전히 소모되지는 않는다는 것이 실험으로 나타났다. 예를 들어, 표면 작용화되고 중합체 코팅된 티타니아를 중합 매질 (전형적으로는 중합 개시제로서 톨루엔, 라우릴 메타크릴레이트 및 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 포함) 에 단순히 재현탁시키는 경우, 16 시간 동안 가열한 후 반응 혼합물로부터 단리한 안료의 열중량 분석은 결합된 중합체의 양이 증가했음을 나타낸다 (열중량 분석 (TGA) 으로 측정: 제 1 중합 후: 7.3 %; 제 2 중합 후: 8.9 % 및 9.9 % (두 번의 상이한 실행)). 그러한 이중 그래프트 중합 방법에서, 제 2 중합에 사용하는 단량체는 제 1 중합에서 사용한 것과 상이할 수 있어서, 최종 중합체 쉘에 있어서 상이한 단량체로부터 구축된 중합체 사슬을 혼입시키는 것이 가능하다. 또한, 제 1 중합 단계의 조건을 변형시켜, 사슬의 초기 그래프팅 밀도뿐만 아니라 제 2 단계 중합에 있어서 표면 비닐 작용 가능성 (및 접근성) 을 조절할 수 있다. 따라서, 이런 이중 중합 방법은 중합체 안정화 전기영동 입자의 구축에 제 2 의 유연도를 제공한다. 사슬 이동제를 중합 혼합물에 혼입시켜, 또는 중합체 분야에 주지된 방식으로 단량체 또는 라디칼 개시제의 농도를 조절하여, 제 1 또는 제 2 중합 단계에서 중합체 사슬의 분자량을 조절하는 것이 이로울 수 있다.
현재로서는 지방족 탄화수소를 선호하는 현탁 유체가 다수의 단독중합체와의 상용성이 불량하다고 일반적으로 간주하기 때문에, 사용이 용이한, 매우 큰 범위의 단량체를 상기 기재한 두 가지 방법 중 어느 하나로 제조되는 중합체 쉘에서의 비상용성 단량체로서 사용할 수 있다. 그러한 비상용성 단량체에는 사슬 길이 및 분지 구조가 변하지만 전형적으로 8 개 이하의 탄소 원자를 가지는 알킬기가 있는 아크릴레이트 에스테르 (예를 들어, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트), 뿐만 아니라 상응하는 아크릴산의 에스테르, 플루오로카본 에스테르 측 사슬이 있는 아크릴레이트, 작용성 알코올의 아크릴레이트 에스테르, 예를 들어, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 아크릴아미드류, 예컨대 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-모노알킬 아크릴아미드 및 메타크릴아미드, N,N-디알킬아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 및 작용성 아크릴아미드 유도체, 스티렌, 치환 스티렌 유도체, 비닐 아세테이트 및 기타 비닐 에스테르, 할로겐화 비닐 유도체 (비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 등) 및 기타 중합가능 단량체 종이 포함된다.
본 발명은 이론적 사항으로는 결코 제한되지 않지만, 입자 주변의 중합체 쉘이 비상용성 단량체를 포함하는 전기영동 매질의 개선된 특성을 논리적으로 설명하는 것은 가능하다. 전적으로 상용성 단량체로부터 형성된 중합체 쉘은, 다른 중합체 부분에 의해서보다 현탁 유체를 둘러싸는 쉘을 형성하는 중합체 사슬에 있어서 열역학적으로 유리하기 때문에, 전기영동 입자에 입체 안정성을 제공한다. 따라서, 전적으로 상용성 단량체로부터 형성된 중합체 쉘, 예를 들어 지방족 탄화수소에 분산된 순수 폴리(라우릴 메타크릴레이트) 중합체 쉘은 매우 팽창된다. 쉘이 인접 입자에 상호침투하면 더욱 적합한 중합체-용매 접촉에 비해 중합체-중합체 접촉의 개수가 증가하기 때문에, 입자들 사이에 유효 반발력이 있고, 이들은 서로로부터 공간을 둔 채로 있으려는 경향이 있어서, 현탁 유체에 분산된다. 완전히 비상용성인 단량체로부터 형성되는 중합체 쉘은, 중합체 사슬이, 현탁 유체에 의해서보다는 다른 중합체 부분으로 둘러싸이는 쉘을 형성하는 것이 열역학적으로 유리해서 중합체 쉘이 붕괴되고, 현탁 유체를 배척하고 전기영동 입자가 서로 끌려가려는 경향이 있고 그리하여 응집하려는 경향이 있기 때문에, 그러한 입체 안정성을 제공하지 않는다. 즉, 매우 상용성인 중합체 쉘은 현탁 유체 여기저기에 전기영동 입자를 분산시키려고 하는 반면, 비상용성 중합체 쉘은 전기영동 입자를 응집시키려 한다. 전기영동 매질의 영상 안정성은, 도 1 내지 3 에 나타내는 전기영동 매질의 각각의 유형에 있어서, 일단 작성된 영상의 안정성은 영상의 원인이 되는 입자의 동종응집체 (층) 에서 전기영동 입자가 유사한 전기적 입자와 응집한 채로 남아 있으려는 능력에 따르기 때문에, 전기영동 입자가 응집하려는 경향에 의해 촉진된다. (도 1 내지 3 은 간략화한 것임을 주의한다; 실제로, 영상화 도중 형성되는 입자 응집체에는 입자층이 보통 하나를 초과할 것이다.) 상용성 및 비상용성 단량체 모두를 중합체 쉘에 혼입시켜 중합체 쉘 및 현탁 유체의 상용성을 조절하여, 중합체 쉘의 현탁 유체와의 전체 상용성, 및 그러한 입자 응집체의 안정성, 및 그리하여 생성되는 디스플레이의 영상 안정성을 조절하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 구현예의 추가의 한 가지 장점은 전기영동 매질의 스위칭에 문턱을 도입하는 것이다. 전기영동 입자의 서로에 대한 인력, 및 그리하여 이들이 안정한 동종응집체로 남으려는 경향이 충분히 강하다면, 동종응집체로부터 입자를 끌어당겨서 전기장에서 이동할 수 있도록 해 주는 상당한 전기장이 필요할 것이다. 전기영동 매질을 스위칭하는데 있어서 상당한 문턱 전압이 있으면 여러 장점이 있다. 문턱이 충분히 크면, 고해상도 디스플레이의 수동형 매트릭스 어드레싱을 사용할 수 있다. 더 작은 문턱은 와류 전압 및 화소간 전압 누설에 대한 능동형 매트릭스 디스플레이의 감도를 감소시키는데 유용할 수 있다.
본 발명은 또한 이중 입자 전기영동 매질에서 영상 안정성을 개선하려는 또다른 접근법을 제공한다. 이중 입자 전기영동 매질에서, 두 가지 유형의 전기영동 입자 모두는 전체 영상 안정성에 기여할 필요가 있다. 제 2 유형의 입자가 현탁 유체 도처에 침강 또는 확산되기 쉽다면, 한 가지 유형의 입자가 "영상 안정"한 (즉, 스위칭될 위치에 동종응집체로 남는) 것은 충분하지 않다. 그러한 경우라면, 매질의 하나의 극단의 광학 상태가 상당히 양호한 영상 안정성을 나타낼지도 모르지만, 나머지는 불량한 안정성을 보일 것이다. 또한 입자가 확산할 수 있다면, 한 입자의 불량한 영상 안정성이 더구나 제 2 극단의 광학 상태의 광학적 퇴보의 원인이 되기 쉽다. 따라서 두 가지 유형의 입자 모두가 양호한 영상 안정성을 제공하도록 적당히 조절된 입체 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 현탁 유체에 중합체를 포함시켜 양호한 영상 안정성을 달성하려고 "고갈 응집" 법을 사용하려 한다면 (앞서 언급한 2002/0180687 참고), 두 가지 유형의 입자에 적용하는 고갈 메카니즘의 정도는 입자 크기 및 입자 형상에 따라 상이하며, 독립적으로 조절할 수 없는데, 이는 오직 한 가지의 중합체만을 현탁 유체에 첨가하고, 두 가지 유형의 입자에 영상 안정성을 부여하기 위해서 사용하기 때문이다. 그러나, 본 발명의 비상용성 단량체 전기영동 매질에서, 각각의 유형의 입자의 콜로이드성 안정성은 독립적으로 조절할 수 있다. 또한, 고갈 응집법에 따라 현탁 유체에 중합체를 첨가하여 두 가지 별개의 유형의 입자를 서로에 대하여 뿐만 아니라 각자에 대해서도 콜로이드적으로 불안정하게 만들 수 있고, 그리하여 두 가지 유형의 입자의 이종응집을 조장할 수 있다. 이종응집은 이중 입자 전기영동 디스플레이에 있어서 응답 시간 지연 및 더 높은 인가 전압을 사용할 필요성 (이종응집체를 분리시키는데 더 높은 전기장 세기가 필요할 것이기 때문) 뿐만 아니라 불량한 광학 상태 (그 안에 한 가지 유형의 입자가 대부분인 경우 대전된 이종응집체는 적용된 전기장에 의해 완전히 분리될 수 없기 때문) 를 포함하여 다수의 바람직하지 못한 효과를 야기할 수 있다.
본 발명의 동조응집 매질의 측면에 따르면, 두 가지 유형의 입자의 동종응집이 이종응집보다 열역학적으로 유리한 이중 입자 전기영동 매질을 제공함으로써 이러한 문제들을 제거하거나 적어도 감소시킨다. 이는 현탁 유체와의 그들의 상용성을 동종응집이 유리하도록 조절한 중합체 쉘을 가지는 두 가지 유형의 입자를 제공하지만, 또한 두 가지 유형의 중합체 쉘의 상용성을 이종응집이 불리하도록 조절하여 달성할 수 있다. 두 가지 유형의 입자의 중합체 쉘에 상이한 비상용성 단량체를 사용하여 이를 달성하는 것은 비교적 쉽다; 전형적으로는, 두 가지 유형의 입자 상의 중합체 쉘에 동일한 상용성 단량체를 사용할 수 있다. 두 가지 비상용성 단량체가 서로 상용성이 아니라면, 그 때는 두 가지 유형의 입자가 이종응집하려는 경향이 최소화될 것이고, 동종응집만이 촉진되어, 응답 시간이 더욱 빨라지고 전기영동 매질의 광학 상태가 더 순수해진다.
상기 이미 언급한 바와 같이, 본 발명은 현탁 유체로서 지방족 탄화수소를 사용하도록 제한되지는 않는다. 플루오로- 및 할로탄소 오일, 실리콘 오일, 아르알킬 용매 (예를 들어, 톨루엔, 도데실벤젠 등) 또는 이들의 혼합물이 본 발명에서 유용할 수 있고, 이는 이들이 상기 기재한 바와 같이, 중합체 쉘의 용매화에 관하여 현탁 유체의 특성을 더욱 개질시키기 때문이다.
본 발명은 모든 유형의 전기영동 매질에 적용할 수 있지만, 사전제조한 캡슐을 사용하던 마이크로셀을 사용하던 간에, 특히 캡슐형 전기영동 매질에 유용할 수 있다. 본 발명은 또한 전송 및 후송 둘 다, 뿐만 아니라 좌우 (side-to-side) 및 셔터 모드 스위칭을 포함하여, 모든 유형의 스위칭 형태의 디스플레이에 적용할 수 있다.
첨부한 도면의 도 1 은, 하기 실시예에 사용하는 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동 입자의 바람직한 제조 방법을 도식적으로 나타내고, 이 방법은 본질적으로는 앞서 언급한 WO 02/093246 에 기재한 것과 유사하다. 제 1 단계 방법에서, 기본 안료 입자 700 을 실리카로 코팅하여 실리카화 안료 702 를 제조한다; 이 단계는 앞서 언급한 WO 02/093246 에 전부 기재되어 있다. 다음으로, 실리카화 안료 702 를 실리카 표면과 반응하는 하나의 작용기 및 제 2 의 전하 조절기를 가지는 2작용성 시약으로 처리하여 그 표면에 전하 조절기를 보유하는 표면 작용화 안료 704 를 제조한다. 2작용성 시약은 또한 안료 입자 상에 중합체 형성 위치를 제공한다. 마지막으로, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 표면 작용화 안료 704 를 전하 조절기에 부착된 중합체를 형성하기에 효과적인 조건 하에 하나 이상의 단량체 또는 올리고머와 접촉시켜 중합체-코팅 작용성 안료 706 을 제조하고, 이것을 전기영동 매질에 사용한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagrammatic representation of the method used to prepare the incompatible monomeric electrophoretic particles of the present invention.
Figure 2 is a graph showing changes in the dynamic range of the iso-aggregated electrophoretic medium of the present invention as a function of applied voltage for various pulse lengths, as described in the following examples.
As already indicated, the present invention provides an electrophoretic medium using particles having a polymeric shell, electrophoretic particles for use in such a medium, an electrophoretic display comprising such a medium or a similar electro-optical medium, To a process for producing a polymeric shell. For background information on electrophoretic particles, methods of forming polymer shells thereon, electrophoretic media and displays incorporating such particles, see WO 02/093246 mentioned above, in particular on pages 12 to 41 thereof. See also paragraphs [0124] to [0165], 2002/0185378 mentioned above. As such information is readily available in this published application, it is not recited herein, except as necessary to describe how the electrophoretic particles, media, displays and methods of the present invention differ from analogues described in such international application I will not.
The polymer shell present on the electrophoretic particles of the present invention may not completely cover the particle surface such that no further polymer can form on the polymer surface; Indeed, as will be discussed below, it is often found that the second polymerization step will often form additional polymers on the particle surface. Thus, the use of the term "polymer shell" herein does not imply that the possibility of the polymer coating forming additional polymer on the particle by a further polymerization step is precluded.
A preferred class of functional groups that bind to a number of ceramic oxide pigments, but especially to silica- and / or alumina-coated titania and like silica-coated pigments, are silane coupling groups, especially trialkoxysilane coupling groups. One preferred reagent for attaching polymerizable groups to titania and similar pigments is the 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate mentioned above:
H2C = C (CH3) CO2(CH2)3Si (OCH3)3. (I)
This material is available from Dow Chemical Company, Wilmington, Delaware under the trade designation Z6030. The corresponding acrylates can also be used. Another useful reagent is an aminosilyl derivative of the formula:
H2C = CHC6H4CH2NHCH2CH2NH (CH2)3Si (OCH3)3. HCl. (II)
To provide a "anchor" to the polymer shell that is to be formed later around the electrophoretic particles, these silylmethacrylates can be added to the final electrophoretic particles in the presence of suitable charge or charge agents, And a charge-regulator that imparts a charge. When positively charged particles are desired, reagents of formula (II) are used, but the reagents of formula (I) provide negatively charged particles. Both reagents include, of course, polymerizable vinyls that allow grafting of polymeric radicals produced in solution.
Indeed, the suspension fluid in the electrophoretic medium is typically a low dielectric constant liquid, such as a hydrocarbon, halocarbon (especially fluorocarbon), or silicon. The incompatible monomeric medium of the present invention can use any of these types of suspension fluids. Modifying the medium for use with other types of suspension fluids will be readily apparent to those skilled in the art of colloidal chemistry in such suspension fluids, as will be discussed below with particular reference to media comprising a hydrocarbon suspension fluid. The polymer shell itself typically contains most of the hydrocarbon chain (i. E., A chain that forms a homopolymer highly compatible with the suspending medium); As discussed below, the majority of strong polar or ionic groups are undesirable, except for the groups provided to control compatibility with suspension fluids and to charge. Also, in the case where the medium in which particles are to be used, at least, comprises an aliphatic hydrocarbon suspension fluid (usually in such a case), the polymer may be branched or "comb ", having a plurality of side chains extending from the main chain and its main chain, Structure. Each of these side chains should have at least about 4, preferably at least about 6, carbon atoms. Virtual side chains can be advantageous longer; For example, lauryl (C12Side chain. The side chain may itself be branched; For example, each side chain may be a branched alkyl group, such as a 2-ethylhexyl group. Because of the high affinity of the hydrocarbon chains for hydrocarbon-based suspension fluids (although the invention is not limited in any way by the following), the branches of the polymer can spread from one another in a large volume of liquid in a brush or wood- And it is believed that the particles become colloidally stable in the suspension fluid.
As described in the above-mentioned WO 02/093246, there is an optimum range of the amount of polymer formed on the electrophoretic particles, and if the polymers are overfilled or insufficiently formed on the particles, the quality of their electrophoretic characteristics deteriorates . The optimum range will vary depending upon a number of factors including the density and size of the particles to be coated, the nature of the suspending medium in which the particles are to be used, and the nature of the polymer being formed on the particle, and any particular particles, For the medium, the optimal range is best determined empirically. However, as a general indication, it should be noted that as the particles become richer, the optimum ratio of the polymer to the weight of the particles is lowered, and the finer the particles are divided (the smaller the particle size) do. In the aforementioned WO 02/093246, the particles should be coated with at least 2, preferably at least 4% by weight of polymer, and in most cases the optimum proportion of polymer is from 4 to 15% by weight of the particles, typically from 6 To 15% by weight, and most preferably from 8 to 12% by weight. More specifically, in the case of titania particles, in WO 02/093246 mentioned above, the preferred range of polymer is indicated as 8-12 wt% of titania.
However, in order to facilitate the application of the present invention to particles having a wide range of particle size and density, the amount of polymer can be adjusted by changing the surface density of the polymer (i.e., the weight of the polymer per unit area of the particle surface, Milligram of sugar polymer) may be advantageously described. The surface density of the polymer can be calculated from the following formula:
Γ = WρD / 6
Where W is the surface density of the polymer, W is the weight of polymer per gram of sample (obtained from thermogravimetric analysis), p is the density of the base particles and D is the diameter of the base particles. In copper chromate, it has been found that the useful range of surface density is 2 to 40 mg / g, preferably 14 to 24 mg / g, and particularly preferably 18 to 22 mg / g.
The polymer-coated particles of the present invention may also be useful for applications other than electrophoretic displays. For example, the controlled affinity for the hydrocarbon material, provided by the polymer coating on the current pigment, is such that the pigment is more easily dispersed in the polymeric and rubber matrices than the similar but uncoated pigment, so that the polymeric and rubber matrix Which is advantageous for use in the present invention. The flexibility of the polymeric coating chemistry allows the coating to be "tuned" for controlled dispersion in any particular matrix. Therefore, the present pigment can be used as a dispersing pigment or a reactive extrusion compound. In addition, the polymer coating on the particle may be useful in improving the physical properties of such a blend by reducing the tendency of such pigment / polymer or rubber blend to tend to shear or crack at the interface between the particle and the matrix material. In the case of preparing polymer-coated particles (as discussed above) by a process wherein the polymer-coated particles are prepared as an additive mixture with a "free" polymer that is not attached to the particles, in many cases, There will be no need to separate the coated particles from the glass polymer before dispersing the particles into the polymeric or rubber matrix.
In the medium of the present invention, a suspension fluid is prepared on the basis of chemical inertness, density matching to electrophoretic particles, or chemical compatibility with both electrophoretic particles and capsules or microcell walls (in the case of encapsulated electrophoretic displays) You can choose. If particle motion is desired, the viscosity of the fluid should be low. The refractive index of the suspension fluid can also substantially match the refractive index of the particles. As used herein, the refractive index of a suspended fluid is "substantially matched" to the refractive index of the particles when their individual refractive index difference is from about 0 to about 0.3, preferably from about 0.05 to about 0.2. However, in the electrophoretic display in which the optical state is partially determined by the scattering efficiency, it is preferable that the refractive index difference between the scattering medium and the medium is large. Titania particles are typically used as scattering particles to create a white state in a dual particle electrophoretic display, and the refractive index of such materials is high (about 2.7), and the refractive index of the suspended medium is preferably low.
Useful organic solvents include epoxides such as decane epoxide and dodecane epoxide; Vinyl ethers such as cyclohexyl vinyl ether and Decave (registered trademark of International Flavors & Fragrances, Inc., New York, NY); And aromatic hydrocarbons such as toluene and other alkylbenzene derivatives such as dodecylbenzene and naphthalene and alkylnaphthalene derivatives. Useful halogenated organic solvents include, but are not limited to, tetrafluoro dibromoethylene, tetrachlorethylene, trifluorochloroethylene, 1,2,4-trichlorobenzene, and carbon tetrachloride. These materials are high in density. Useful hydrocarbons include dodecane, tetradecane, Isopar TM series (Exxon, Houston, TX), Norpar TM (a series of normal paraffinic liquids), Shell-Sol TM (Shell, ), And Sol-Trol (Shell) aliphatic hydrocarbons, naphthas, and other petroleum solvents. These materials are usually of low density. Useful examples of silicone oils include, but are not limited to, octamethylcyclosiloxane and high molecular weight cyclic siloxane, poly (methylphenylsiloxane), hexamethyldisiloxane, and polydimethylsiloxane. These materials are usually of low density. Useful low molecular weight halogen-containing polymers include poly (chlorotrifluoroethylene) polymers (Halogenated Hydrocarbon Inc., River Edge, NJ), Galden TM (perfluorinated ethers of Ausimont, Morristown, NJ) But are not limited to, Krytox (R) of Wilmington, DE. A number of such materials are available in the range of viscosity, density, and melting point.
Display with controlled electrophoretic particle, medium and particle / suspension fluid compatibility
It has heretofore been evident that it is desirable to form a polymer coating or shell around the electrophoretic particles from a polymer that is highly compatible with the suspension fluid surrounding the particles in an electrophoretic medium (typically an aliphatic hydrocarbon, such as Isopar G). It has been considered desirable to use such highly compatible polymeric shells to provide good steric stability. Thus, in most of the above-mentioned examples of WO 02/093426, only a single monomer and a single polymerization step were required to provide a sterically stabilized polymeric shell on the functional pigment. The monomer used to form such a polymeric shell is typically lauryl methacrylate, but other monomers are also used in the aforementioned WO 02/093426.
It is now known that polymer shells can be modified such that the polymer shells are less compatible with the suspension fluid, that is, by making some portions of the polymer shell incompatible with the suspending fluid, certain significant advantages, particularly improved image stability, can be obtained .
The terms "compatible" and "incompatible" are used herein in their sense of meaning in the polymer art. To the simplest extent, the polymer compatibility with the suspension fluid means that the polymer (when separated from the bound basic electrophoretic particles) is soluble in the solvent. Whether the polymer is soluble can usually be determined by simple visual inspection; The solution is generally optically clear, while the non-solution (mixture or dispersion) is opaque or has two distinct phases.
However, compatibility is not a binary phenomenon, i.e. the polymer is not necessarily completely compatible or completely non-compatible with a given suspension fluid. Instead, there is a degree of compatibility, depending on the interaction between the fluid and the polymer moiety (approximately, the monomers making up the polymer) and the relative intensity of interaction of the polymer moieties. When the polymer is highly soluble in a fluid, the polymer-fluid interaction is more energy-efficient than the polymer-polymer interaction. In such a case, as a polymer that tends to form a coil, the polymer coils in solution will be stretched relative to the polymer coils in the polymer melt. Such elongation can be measured using a capillary viscometer or light scattering technique. For example, when measuring the intrinsic viscosity [[eta]] of a series of polymer samples with different molecular weights (M), we usually know that there is a power law relationship between the two quantities:
Figure pat00001

The index a ranges from 0.5 to about 0.8 (for a flexible polymer), depending on the quality of the solvent, and the larger the value, the better the solvent. When alpha = 0.5, the fluid is referred to as the " theta solvent "and the shape of the polymer is similar to that of the polymer melt (i.e., surrounded by other polymer moieties), in effect the polymer has neutral compatibility with the fluid. Under these conditions, the shape of the polymer chain is a random walk.
In both the homopolymer and copolymer systems, the Huggins coefficient can be used as an indicator of the solvent quality (i.e., polymer compatibility with the solvent). The Huggins constant is the [η] in the following equation for the relative viscosity of a dilute solution of polymer:2k 'term:
Figure pat00002

In this equation, ηS Is the viscosity of the solvent, [eta] is the intrinsic viscosity, and c is the concentration of the polymer in the fluid. For compatible fluids, k 'ranges from 0.30 to 0.40, while for less compatible fluids, k' is larger (0.50 to 0.80). (C. W. Macosko,Rheology Principles, Methods, and Applications, VCH Publishers, 1994, p. 481).
Similar information can be collected from the value of the second virial coefficient in a given fluid-polymer solution, measured by static light scattering or osmometry measurements. Generally, a large secondary virgin coefficient means a more compatible fluid. In the relation of the dissolved polymer steels, the second virial coefficient, which corresponds to a substantially non-compatible polymer-solvent interaction, may be - (C. Tanford,Physical Chemistry of Macromolecules, ≪ / RTI > John Wiley and Sons, New York, 1961, pp. 293-296).
When the polymer is insoluble in the fluid, i. E. When it is non-flammable, the polymer may sometimes be swollen by the fluid. The degree of swelling (polymer sample in the presence of fluid versus dry polymer volume ratio) can be used as a measure of the degree of compatibility of fluids and polymers in this situation. The larger the expansion degree, the greater the compatibility.
In many ways, the polymer shell can be made less compatible with the suspension fluid. First of all, according to the non-compatible monomeric electrophoretic medium aspect of the present invention, the polymer shell may have a repeating unit derived from at least one monomer in which the homopolymer of the monomer is non-compatible with the suspension fluid. Typically, such polymeric shells will also contain compatible monomers, i.e., homopolymers of monomers that are compatible with the suspending fluid, and compatibility of the polymer shell with the suspension fluid can be controlled by modifying the ratio of the two monomers.
The polymer shell containing both the incompatible and compatible monomers (apparently, one or more monomers of each type present) may comprise a mixture of polymerizable monomers in a final polymerization step (which may be a homopolymerization step) ≪ / RTI > One of the monomers is compatible with the suspension fluid, and if not one can impart some degree of colloidal stability to the particles, depending on the ratio of monomers in the shell. In addition, since different monomer species can impart different degree of incompatibility, the incompatibility can be further modified by changing the incompatible monomers. For example, when used as the sole monomers in polymer shells, acrylate esters (e.g., butyl methacrylate) having short side chains containing up to about 8 carbon atoms are used in the Isopar G suspension fluid, It was observed that it produced unstable particles. On the other hand, lauryl methacrylate yields electrophoretic particles with excellent colloidal stability in Isopar G. Thus, copolymers of lauryl methacrylate and butyl methacrylate can be prepared from polymeric mixtures in a molar ratio of butyl methacrylate to lauryl methacrylate, a polymer shell that is marginally compatible with Isopar G, and a colloidally marginally stable Lt; / RTI >
The second method of modifying the polymer shell around the electrophoretic particles is by the second stage polymerization. It has been experimentally demonstrated that the surface functionalities provided by the reagents of the above formulas (I) and (II) are not completely consumed during the single graft polymerization step. For example, if the surface functionalized, polymer coated titania is simply resuspended in a polymerization medium (typically including toluene, lauryl methacrylate and azobisisobutyronitrile (AIBN) as polymerization initiator) The thermogravimetric analysis of the pigments isolated from the reaction mixture after heating indicates an increase in the amount of bound polymer (measured by thermogravimetric analysis (TGA): 7.3% after the first polymerization: 8.9% after the second polymerization and 9.9% (two different runs)). In such a double graft polymerization process, the monomers used in the second polymerization can be different from those used in the first polymerization so that it is possible to incorporate polymer chains built up from different monomers in the final polymer shell. In addition, the conditions of the first polymerization step can be modified to control the initial grafting density of the chain as well as the possibility of surface vinyl action (and accessibility) in the second step polymerization. Thus, this double polymerization method provides a second degree of flexibility in the construction of the polymer-stabilized electrophoretic particles. It may be advantageous to adjust the molecular weight of the polymer chain in the first or second polymerization step, by incorporating the chain transfer agent into the polymerization mixture, or by adjusting the concentration of the monomer or radical initiator in a manner known in the polymer art.
At present, it is generally assumed that the suspension fluid favoring aliphatic hydrocarbons is poorly compatible with a large number of homopolymers, so that a very large range of monomers which are easy to use can be obtained by polymerizing a polymer prepared by either of the two methods described above It can be used as an incompatible monomer in the shell. Such incompatible monomers include but are not limited to acrylate esters (for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, iso-propyl methacrylate, Butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate), as well as esters of the corresponding acrylic acids, acrylates with fluorocarbon ester side chains, acrylates of functional alcohols Acrylates, such as acrylamide, methacrylamide, N-monoalkyl acrylamide and methacrylamide, N, N-dialkyl acrylamide, N- Vinyl pyrrolidone, and functional acrylamide derivatives, styrene, substituted styrene derivatives, vinyl acetate, and others Carbonyl esters, and halogenated vinyl derivatives include poly (vinyl chloride, vinylidene chloride, etc.), and other polymerizable monomer paper.
Although the present invention is by no means limited in theory, it is possible to logically describe the improved properties of an electrophoretic medium in which the polymer shells around the particles comprise an incompatible monomer. Polymer shells formed entirely from compatible monomers provide steric stability to the electrophoretic particles because they are thermodynamically advantageous in the polymer chain forming shells surrounding the suspension fluid than by other polymeric moieties. Thus, pure polymer (lauryl methacrylate) polymer shells dispersed in polymer shells formed entirely from compatible monomers, such as aliphatic hydrocarbons, are highly swollen. Intercellular penetration of the shell into adjacent particles increases the number of polymer-polymer contacts as compared to more suitable polymer-solvent contacts, so there is an effective repulsion between the particles and they tend to remain spaced from each other, Dispersed in the fluid. Polymer shells formed from totally incompatible monomers have the disadvantage that it is thermodynamically advantageous for the polymer chain to form a shell that is surrounded by other polymeric moieties than by a suspending fluid such that the polymer shells disintegrate and reject the suspension fluid and electrophoretic particles They do not provide such steric stability because they tend to attract each other and thus tend to flocculate. That is, the highly compatible polymer shell tries to disperse the electrophoretic particles in and out of the suspension fluid, while the incompatible polymer shell tends to aggregate the electrophoretic particles. The image stability of the electrophoretic medium is such that, in each type of electrophoretic medium shown in Figs. 1 to 3, the stability of the image once created is due to the fact that electrophoretic particles in the same aggregate (layer) And due to the ability to remain coagulated, it is promoted by the tendency of the electrophoretic particles to agglomerate. (Note that Figures 1 to 3 are simplified; in fact, particle agglomerates formed during imaging will usually have more than one particle layer.) Both compatible and incompatible monomers are incorporated into polymer shells to form polymeric shells and suspension fluids By adjusting the compatibility, it is possible to control the overall compatibility of the polymer shell with the suspension fluid, and the stability of such particle agglomerates, and thus the image stability of the resulting display.
A further advantage of the preferred embodiment of the invention is the introduction of a threshold for switching of the electrophoretic medium. If the attraction of the electrophoretic particles to each other, and thus of their tendency to remain a stable homogeneous aggregate, is strong enough, then a considerable electric field will be needed to pull the particles from the homogeneous aggregates and move them in the electric field. There are several advantages if there is a significant threshold voltage in switching the electrophoretic medium. If the threshold is large enough, passive matrix addressing of the high resolution display can be used. A smaller threshold may be useful to reduce the sensitivity of the active matrix display to vortex voltage and inter-pixel voltage leakage.
The present invention also provides another approach to improve image stability in a dual particle electrophoretic medium. In the dual particle electrophoresis medium, both types of electrophoretic particles need to contribute to overall image stability. If the second type of particles is susceptible to settling or diffusing all over the suspended fluid, it is not enough that one type of particle is "image stabilized" (i.e., remains as homogeneous aggregates at the location to be switched). In such a case, the optical state of one extremum of the medium may exhibit fairly good image stability, but the remainder will exhibit poor stability. Also, if particles can diffuse, poor image stability of one particle is likely to cause optical degradation of the optical state of the second extreme. It is therefore desirable that both types of particles have moderately controlled steric stability to provide good image stability. The extent of the depletion mechanism applied to both types of particles is dependent upon the particle size and particle shape (see, for example, < RTI ID = 0.0 > And can not be independently controlled because only one polymer is added to the suspension fluid and used to impart image stability to both types of particles. However, in the incompatible monomeric electrophoretic medium of the present invention, the colloidal stability of each type of particle can be independently controlled. It is also possible to add a polymer to the suspension fluid according to the depletion agglomeration method to make the two distinct types of particles unstable both colloquially as well as individually with respect to each other and thus promote the heterogeneous aggregation of the two types of particles . The heterogeneous agglomeration results in a response time delay in the dual particle electrophoretic display and the need to use a higher applied voltage (because higher field intensities will be needed to separate the heterogeneous aggregates) as well as poor optical state Since most charged aggregates can not be completely separated by the applied electric field).
According to aspects of the tuned coagulation medium of the present invention, such problems are eliminated or at least reduced by providing a dual particle electrophoretic medium in which the homogeneous aggregation of the two types of particles is thermodynamically more favorable than the heterogeneous aggregation. This provides for two types of particles with polymer shells adjusted to favor homogeneous agglomeration of their compatibility with the suspension fluid, but also the compatibility of the two types of polymer shells can be achieved by controlling the heterogeneous agglomeration to be disadvantageous have. Achieving this by using different incompatible monomers in the polymer shell of both types of particles is relatively easy; Typically, the same compatible monomers can be used in polymer shells on two types of particles. If the two incompatible monomers are not compatible with each other, then the two types of particles will be minimally prone to heterogeneous aggregation, only homologous aggregation will be promoted, resulting in a faster response time and an optical state of the electrophoretic medium becoming more pure It becomes.
As already mentioned above, the present invention is not limited to using aliphatic hydrocarbons as a suspension fluid. (E.g., toluene, dodecylbenzene, etc.), or mixtures thereof, may be useful in the present invention, as they are described above, in the polymer shells This is because it further improves the properties of the suspended fluid with respect to solvation.
Although the present invention is applicable to all types of electrophoretic media, it may be useful for encapsulated electrophoretic media, whether using microcells that used pre-manufactured capsules. The present invention is also applicable to displays of all types of switching, including both transmission and forwarding as well as side-to-side and shutter mode switching.
Figure 1 of the accompanying drawings schematically illustrates a preferred method of preparing the electrophoretic particles according to the invention, as used in the following examples, which essentially consists of those described in the aforementioned WO 02/093246 similar. In the first step process, base pigment particle 700 is coated with silica to produce silica pigment 702; This step is fully described in the aforementioned WO 02/093246. Next, a surface functionalized pigment 704 is prepared that is treated with a bifunctional reagent having a functional group that reacts with the silica surface and a second charge control agent to provide a charge controller on the surface of the silica pigment 702. The bifunctional reagent also provides a polymer forming site on the pigment particles. Finally, as shown in FIG. 1, the surface-functionalizing pigment 704 is contacted with one or more monomers or oligomers under conditions effective to form the polymer attached to the charge controller to produce a polymer-coated functional pigment 706, It is used for the migration of the medium.

하기 실시예를 단지 예시의 수단으로 제공하여 현탁 유체와의 상용성이 조절된 중합체 쉘을 가지는 본 발명의 수 가지 상이한 전기영동 입자의 합성을 설명하고, 그러한 전기영동 입자에 의해 얻어지는 장점을 설명한다.The following examples are provided by way of example only to illustrate the synthesis of several different electrophoretic particles of the present invention having a polymer shell with controlled suspension compatibility with a suspension fluid and illustrate the advantages achieved by such electrophoretic particles .

이들 실시예에서의 실험은 하기와 같이 약술한 기호를 사용하여 기재할 것이다. 이들 실험은 du Pont Ti-Pure R960 을 기반으로 하는 백색 티타니아 안료 및 Shepherd Black 1G 를 기반으로 하는 흑색 구리 크로마이트 안료를 사용하였다. 이들 입자를 도 7 의 반응식에 따라 백색 안료에 Z6030 을 그리고 흑색에 상기 화학식 (I) 의 시약을 사용하여 표면 작용화시킨 후, 하기에 기재하는 방식으로 그 위에 중합체 쉘을 형성하였다. 이와 같이 제조한 백색 입자를 대전제로서 Solsperse 17K 및 Span 을 포함하는 Isopar G 현탁 유체에 혼입시킬 때 음성 대전되었고 흑색 입자를 양성으로 대전시켰다. 대조 실험으로서 라우릴 메타크릴레이트 단독중합체 쉘을 가지는 입자를 제조하였고, 백색 입자 및 흑색 입자 각각 J 및 D 라는 글자로 칭하였다. 중합체 쉘의 개질을 하기와 같이 기재한다: 랜덤 공중합체, 1-단계 중합을 사용하여 제조한 입자에 있어서, 공단량체는 괄호 안에서, 중합 반응에 사용하는 공단량체의 몰 분획을 나타내는 숫자와 함께 적당한 안료 지시약 뒤의, 하기 표 I 에 나타낸 글자 코드로 구별한다. 각각의 경우에 남는 것은 라우릴 메타크릴레이트였다. 따라서, 기호 J(BMA15) 는 15 몰% t-부틸 메타크릴레이트 및 85 몰% 라우릴 메타크릴레이트를 포함하는 중합 혼합물로부터 제조된 백색 안료를 나타낸다. 2-단계 중합은 + 부호로 나타낸다; 일반적으로, 이들 입자에 있어서의 중합체 몰비는 그다지 주지되지 않아서, 조성에 대해서는 나타내지 않는다. 따라서 J(+St) 는 2-단계 중합으로 제조된 백색 안료를 나타낸다. 출발 물질은 이 경우 대조군 안료이고, 제 1 단계 중합에서 100 몰% 라우릴 메타크릴레이트를 사용하였고; 제 2 단계 중합은 중합가능 단량체로서 스티렌만을 사용하여 수행하였다.Experiments in these examples will be described using the symbols outlined below. These experiments used white titania pigments based on du Pont Ti-Pure R960 and black copper chromate pigments based on Shepherd Black 1G. These particles were surface-functionalized with Z6030 to a white pigment and a reagent of the above formula (I) in black according to the reaction formula of Fig. 7, and then a polymer shell was formed thereon in the manner described below. When the thus prepared white particles were incorporated into an Isopar G suspension fluid containing Solsperse 17K and Span as an antistatic agent, the negative charge was negatively charged and the black particles were positively charged. As a control experiment, particles having lauryl methacrylate homopolymer shells were prepared, and the white particles and the black particles were referred to as J and D, respectively. The modification of the polymer shell is described as follows: For the particles prepared using the random copolymer, one-step polymerization, the comonomer is, in parentheses, the number representing the moles of the comonomer used in the polymerization reaction It is distinguished by the letter code shown in Table I below, after the pigment indicator. Remaining in each case was lauryl methacrylate. Thus, the symbol J (BMA15) represents a white pigment made from a polymerization mixture comprising 15 mol% t-butyl methacrylate and 85 mol% lauryl methacrylate. The two-step polymerization is indicated by the + sign; In general, the molar ratio of the polymer in these particles is not so known, and the composition is not shown. Thus, J (+ St) represents a white pigment prepared by two-stage polymerization. The starting material is in this case the control pigment and 100 mol% lauryl methacrylate was used in the first stage polymerization; The second stage polymerization was carried out using only styrene as the polymerizable monomer.

단량체Monomer 간략화한 기호Simplified symbol 스티렌Styrene StSt t-부틸 메타크릴레이트t-butyl methacrylate TBMATBMA 비닐 피롤리돈Vinylpyrrolidone VPVP

중합체 쉘의 형성, 및 생성된 중합체-코팅 입자를 전기영동 매질 및 디스플레이에 혼입시키는데 사용하는 절차는 하기와 같았다. 언급하는 모든 원심분리는 Beckman GS-6 또는 Allegra 6 원심분리기 (Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA 92834 에서 구입) 에서 수행하였다.The procedure used to form the polymer shell, and incorporation of the resulting polymer-coated particles into the electrophoretic medium and display was as follows. All centrifugations mentioned were performed on a Beckman GS-6 or Allegra 6 centrifuge (purchased from Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA 92834).

1. 기준 라우릴 메타크릴레이트 중합1. Standard Lauryl Methacrylate Polymerization

단일-목, 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 막대, 환류 응축기 및 아르곤/또는 질소 주입구를 장착하고 실리콘 오일 배쓰에 놓았다. 사발 및 막자를 사용하여 미세 분말이 되도록 분쇄한 60 g 의 실란-코팅 안료에 이어, 60 ㎖ 의 라우릴 메타크릴레이트 (LMA, Aldrich) 및 60 ㎖ 의 톨루엔을 플라스크에 첨가하였다. 이어서 반응 혼합물을 급속하게 교반하고 플라스크를 아르곤 또는 질소로 1 시간 동안 퍼지하였다. 이 시간 동안 실리콘 배쓰를 50 ℃ 로 가열하였다. 퍼지 도중, 0.6 g 의 AIBN (2,2'-아조비스이소부티로니트릴, Aldrich) 을 13 ㎖ 의 톨루엔에 용해시켰다. 1 시간의 퍼지가 끝날 때 AIBN/톨루엔 용액을 유리 피펫으로 재빨리 첨가하였다. 반응 용기를 밀봉하고, 65 ℃ 로 가열하고 밤새 교반하였다. 중합이 끝날 때, 점성 반응 혼합물에 100 ㎖ 의 에틸 아세테이트를 첨가하고 혼합물을 추가로 10 분 동안 교반하였다. 혼합물을 플라스틱 병에 붓고 15-20 분 동안 3600 rpm 에서 원심분리시키고 윗물을 따라내었다. 원심분리한 안료에 새 에틸 아세테이트를 첨가하고, 이것을 스테인리스 스틸 스파튤라로 교반하고 10 분 동안 초음파처리하였다. 안료를 상기 절차에 따라 에틸 아세테이트로 2 회 더 세척하였다. 안료를 밤새 공기건조시킨 후 고진공 하에서 24 시간 동안 건조시켰다. 벌크 용액 중의 유리 중합체를 메탄올에서 침전시키고 진공 하에서 건조시켰다. 용액 중의 유리 중합체의 분자량을 기체 상 크로마토그래피 (GPC) 로 측정하였다. 안료에 결합된 중합를 TGA 로 측정하였다.A single-neck, 250 mL round bottom flask was equipped with magnetic stir bar, reflux condenser and argon / or nitrogen inlet and placed in a silicone oil bath. 60 g of silane-coated pigment milled to be a fine powder using a bowl and mortar were added 60 ml of lauryl methacrylate (LMA, Aldrich) and 60 ml of toluene to the flask. The reaction mixture was then rapidly stirred and the flask was purged with argon or nitrogen for 1 hour. During this time the silicon bath was heated to 50 < 0 > C. During the purge, 0.6 g of AIBN (2,2'-azobisisobutyronitrile, Aldrich) was dissolved in 13 ml of toluene. At the end of the 1 hour purge, the AIBN / toluene solution was added quickly with a glass pipette. The reaction vessel was sealed, heated to 65 < 0 > C and stirred overnight. At the end of the polymerization, 100 mL of ethyl acetate was added to the viscous reaction mixture and the mixture was stirred for an additional 10 minutes. The mixture was poured into a plastic bottle and centrifuged at 3600 rpm for 15-20 minutes and the supernatant was drained. New ethyl acetate was added to the centrifuged pigment, which was stirred with a stainless steel spatula and ultrasonicated for 10 minutes. The pigment was further washed twice with ethyl acetate according to the above procedure. The pigment was air dried overnight and then dried under high vacuum for 24 hours. The free polymer in the bulk solution was precipitated in methanol and dried under vacuum. The molecular weight of the free polymer in solution was determined by gas phase chromatography (GPC). The polymerization bound to the pigment was measured by TGA.

2. 티타니아에서의 공중합2. Copolymerization in titania

단일-목, 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 막대, 환류 응축기 및 아르곤/또는 질소 주입구를 장착하고 실리콘 오일 배쓰에 놓았다. 플라스크에 60 ㎖ 의 톨루엔, 60 g 의 티타니아 (Z6030 코팅된 Dupont R960), 라우릴 메타크릴레이트 (LMA) 및 제 2 단량체, 예컨대 스티렌, t-부틸 메타크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 헥사플루오로부틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, N-이소프로필아크릴아미드 또는 아크릴로니트릴 (Aldrich) 을 첨가하였고, LMA 및 제 2 단량체의 양은 원하는 단량체 비에 따른다. LMA/제 2 단량체의 비는 보통 95/5, 85/15 및 75/25 였다. 이어서 반응 혼합물을 급속하게 교반하고 플라스크를 아르곤 또는 질소로 1 시간 동안 퍼지하였다. 이 시간 동안 실리콘 배쓰를 50 ℃ 로 가열하였다. 퍼지 도중, 0.6 g 의 AIBN 을 13 ㎖ 의 톨루엔에 용해 또는 부분 용해시켰다. 1 시간의 퍼지가 끝날 때 AIBN/톨루엔 용액을 유리 피펫으로 재빨리 첨가하였다. 반응 용기를 밀봉하고, 65 ℃ 로 가열하고 밤새 교반하였다. 점성 반응 혼합물에 100 ㎖ 의 에틸 아세테이트를 첨가하고 생성된 혼합물을 추가로 10 분 동안 교반하였다. 혼합물을 플라스틱 병에 붓고 15-20 분 동안 3600 rpm 에서 원심분리시키고 윗물을 따라내었다. 원심분리한 안료에 새 에틸 아세테이트를 첨가하고, 생성된 혼합물을 스테인리스 스틸 스파튤라로 교반하고 10 분 동안 초음파처리하였다. 안료를 에틸 아세테이트로 2 회 더 세척하고, 원심분리시키고 윗물을 따라내었다. 안료를 밤새 공기건조시킨 후 고진공 하에서 24 시간 동안 건조시켰다. 벌크 용액 중의 유리 중합체를 메탄올에서 침전시키고 진공 하에서 건조시켰다. 용액 중의 유리 중합체의 분자량을 GPC 로 측정하였다. 안료에 결합된 중합체를 TGA 로 측정하였다.A single-neck, 250 mL round bottom flask was equipped with magnetic stir bar, reflux condenser and argon / or nitrogen inlet and placed in a silicone oil bath. To the flask was charged 60 ml of toluene, 60 g of titania (Z6030 coated Dupont R960), lauryl methacrylate (LMA) and a second monomer such as styrene, t-butyl methacrylate, 1-vinyl- Dimethylaniline, dinonon, hexafluorobutyl acrylate and methacrylate, N-isopropylacrylamide or acrylonitrile (Aldrich) are added and the amount of LMA and second monomer is in accordance with the desired monomer ratio. The ratio of LMA / second monomer was usually 95/5, 85/15 and 75/25. The reaction mixture was then rapidly stirred and the flask was purged with argon or nitrogen for 1 hour. During this time the silicon bath was heated to 50 < 0 > C. During the purge, 0.6 g of AIBN was dissolved or partially dissolved in 13 ml of toluene. At the end of the 1 hour purge, the AIBN / toluene solution was added quickly with a glass pipette. The reaction vessel was sealed, heated to 65 < 0 > C and stirred overnight. 100 mL of ethyl acetate was added to the viscous reaction mixture and the resulting mixture was stirred for an additional 10 minutes. The mixture was poured into a plastic bottle and centrifuged at 3600 rpm for 15-20 minutes and the supernatant was drained. New ethyl acetate was added to the centrifuged pigment and the resulting mixture was stirred with a stainless steel spatula and sonicated for 10 minutes. The pigment was washed two more times with ethyl acetate, centrifuged and the supernatant was drained. The pigment was air dried overnight and then dried under high vacuum for 24 hours. The free polymer in the bulk solution was precipitated in methanol and dried under vacuum. The molecular weight of the free polymer in solution was measured by GPC. The polymer bound to the pigment was measured by TGA.

2.1 티타니아에서의 LMA 및 1-비닐-2-피롤리디논 공중합2.1 LMA and 1-vinyl-2-pyrrolidinone copolymerization in titania

단일-목, 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 막대, 환류 응축기 및 아르곤/또는 질소 주입구를 장착하고 실리콘 오일 배쓰에 놓았다. 플라스크에 60 ㎖ 의 톨루엔, 60 g 의 티타니아 (Z6030 코팅된 Dupont R960), 51 ㎖ 의 라우릴 메타크릴레이트 (LMA) 및 3.3 ㎖ 의 1-비닐-2-피롤리디논을 첨가하였다. LMA/1-비닐-2-피롤리디논의 몰비는 보통 85/15 이다. 이어서 반응 혼합물을 급속하게 교반하고 플라스크를 아르곤 또는 질소로 1 시간 동안 퍼지하였다. 이 시간 동안 실리콘 배쓰를 50 ℃ 로 가열하였다. 퍼지 도중, 0.6 g 의 AIBN 을 13 ㎖ 의 톨루엔에 용해 또는 부분 용해시켰다. 1 시간의 퍼지가 끝날 때 AIBN/톨루엔 용액을 유리 피펫으로 재빨리 첨가하였다. 반응 용기를 밀봉하고, 65 ℃ 로 가열하고 밤새 교반하였다. 점성 반응 혼합물에 100 ㎖ 의 에틸 아세테이트를 첨가하고 생성된 혼합물을 추가로 10 분 동안 교반하였다. 혼합물을 플라스틱 병에 붓고 15-20 분 동안 3600 rpm 에서 원심분리시키고 윗물을 따라내었다. 원심분리한 안료에 새 에틸 아세테이트를 첨가하고, 생성된 혼합물을 스테인리스 스틸 스파튤라로 교반하고 10 분 동안 초음파처리하였다. 안료를 에틸 아세테이트로 2 회 더 세척하고, 원심분리시키고 윗물을 따라내었다. 안료를 밤새 공기건조시킨 후 고진공 하에서 24 시간 동안 건조시켰다. 벌크 용액 중의 유리 중합체를 메탄올에서 침전시키고 진공 하에서 건조시켰다. 용액 중의 유리 중합체의 분자량을 GPC 로 측정하였다. 안료에 결합된 중합체를 TGA 로 측정하였다.A single-neck, 250 mL round bottom flask was equipped with magnetic stir bar, reflux condenser and argon / or nitrogen inlet and placed in a silicone oil bath. To the flask was added 60 mL of toluene, 60 g of titania (Z6030 coated Dupont R960), 51 mL of lauryl methacrylate (LMA) and 3.3 mL of 1-vinyl-2-pyrrolidinone. The molar ratio of LMA / 1-vinyl-2-pyrrolidone is usually 85/15. The reaction mixture was then rapidly stirred and the flask was purged with argon or nitrogen for 1 hour. During this time the silicon bath was heated to 50 < 0 > C. During the purge, 0.6 g of AIBN was dissolved or partially dissolved in 13 ml of toluene. At the end of the 1 hour purge, the AIBN / toluene solution was added quickly with a glass pipette. The reaction vessel was sealed, heated to 65 < 0 > C and stirred overnight. 100 mL of ethyl acetate was added to the viscous reaction mixture and the resulting mixture was stirred for an additional 10 minutes. The mixture was poured into a plastic bottle and centrifuged at 3600 rpm for 15-20 minutes and the supernatant was drained. New ethyl acetate was added to the centrifuged pigment and the resulting mixture was stirred with a stainless steel spatula and sonicated for 10 minutes. The pigment was washed two more times with ethyl acetate, centrifuged and the supernatant was drained. The pigment was air dried overnight and then dried under high vacuum for 24 hours. The free polymer in the bulk solution was precipitated in methanol and dried under vacuum. The molecular weight of the free polymer in solution was measured by GPC. The polymer bound to the pigment was measured by TGA.

3. LMA-코팅 백색 안료를 사용하는 2 단계 중합3. Two-step polymerization using LMA-coated white pigment

단일-목, 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 막대, 환류 응축기 및 아르곤/또는 질소 주입구를 장착하고 실리콘 오일 배쓰에 놓았다. 사발 및 막자를 사용하여 미세 분말이 되도록 분쇄한 60 g 의 실란-코팅 안료에 이어 60 ㎖ 의 라우릴 메타크릴레이트 및 60 ㎖ 의 톨루엔을 플라스크에 첨가하였다. 이어서 반응 혼합물을 급속하게 교반하고 플라스크를 아르곤 또는 질소로 1 시간 동안 퍼지하였다. 이 시간 동안 실리콘 배쓰를 50 ℃ 로 가열하였다. 퍼지 도중, 0.6 g 의 AIBN 을 13 ㎖ 의 톨루엔에 용해시켰다. 1 시간의 퍼지가 끝날 때 AIBN/톨루엔 용액을 유리 피펫으로 재빨리 첨가하였다. 반응 용기를 밀봉하고, 65 ℃ 로 가열하고 밤새 교반하였다. 중합이 끝날 때, 점성 반응 혼합물에 100 ㎖ 의 에틸 아세테이트를 첨가하고 생성된 혼합물을 추가로 10 분 동안 교반하였다. 혼합물을 플라스틱 병에 붓고 15-20 분 동안 3600 rpm 으로 원심분리하고 윗물을 따라내었다. 원심분리한 안료에 새 에틸 아세테이트를 첨가하고, 생성된 혼합물을 스테인리스 스틸 스파튤라로 교반하였다. 안료를 상기 절차에 따라 에틸 아세테이트로 2 회 더 세척하였다. 안료를 밤새 공기건조시킨 후 고진공 하에서 24 시간 동안 건조시켰다. 벌크 용액 중의 유리 중합체를 메탄올에서 침전시키고 진공 하에서 건조시켰다. 용액 중의 유리 중합체의 분자량을 GPC 로 측정하였다. 안료에 결합된 중합체를 TGA 로 측정하였다.A single-neck, 250 mL round bottom flask was equipped with magnetic stir bar, reflux condenser and argon / or nitrogen inlet and placed in a silicone oil bath. 60 grams of the silane-coated pigment milled to a fine powder using a bowl and a mortar followed by 60 milliliters of lauryl methacrylate and 60 milliliters of toluene was added to the flask. The reaction mixture was then rapidly stirred and the flask was purged with argon or nitrogen for 1 hour. During this time the silicon bath was heated to 50 < 0 > C. During the purge, 0.6 g of AIBN was dissolved in 13 ml of toluene. At the end of the 1 hour purge, the AIBN / toluene solution was added quickly with a glass pipette. The reaction vessel was sealed, heated to 65 < 0 > C and stirred overnight. At the end of the polymerization, 100 mL of ethyl acetate was added to the viscous reaction mixture and the resulting mixture was stirred for an additional 10 minutes. The mixture was poured into a plastic bottle and centrifuged at 3600 rpm for 15-20 minutes and the supernatant was drained. New ethyl acetate was added to the centrifuged pigment and the resulting mixture was stirred with a stainless steel spatula. The pigment was further washed twice with ethyl acetate according to the above procedure. The pigment was air dried overnight and then dried under high vacuum for 24 hours. The free polymer in the bulk solution was precipitated in methanol and dried under vacuum. The molecular weight of the free polymer in solution was measured by GPC. The polymer bound to the pigment was measured by TGA.

주의) 상기 절차에서, 이미 기재한 1단계 중합 후 안료 표면에 남아있는 에틸렌기에 생길 수 있는 어떠한 손상도 피하기 위해서 상기 기재한 절차에서 사용한 초음파처리는 생략하였다.Note) In the above procedure, the ultrasonic treatment used in the procedure described above is omitted in order to avoid any damage to the ethylene groups remaining on the pigment surface after the first stage polymerization described above.

2단계 중합을 위하여, 또다른 단일-목, 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 막대, 환류 응축기 및 아르곤/또는 질소 주입구를 장착하고 실리콘 오일 배쓰에 놓았다. 상기 기재한 바와 같이 제조하고, 사발 및 막자를 사용하여 미세 분말이 되도록 분쇄한 50 g 의 LMA-코팅 안료에 이어, 85 ㎖ 의 톨루엔 및 16 g 의 스티렌을 플라스크에 첨가하였다. 이어서 반응 혼합물을 급속하게 교반하고 플라스크를 아르곤 또는 질소로 1 시간 동안 퍼지하였다. 이 시간 동안 실리콘 배쓰를 50 ℃ 로 가열하였다. 퍼지 도중, 0.4 g 의 AIBN 을 10 ㎖ 의 톨루엔에 용해시켰다. 1 시간의 퍼지가 끝날 때 AIBN/톨루엔 용액을 유리 피펫으로 재빨리 첨가하였다. 반응 용기를 밀봉하고, 65 ℃ 로 가열하고 밤새 교반하였다. 중합이 끝날 때, 점성 반응 혼합물에 100 ㎖ 의 에틸 아세테이트를 첨가하고 생성된 혼합물을 추가로 10 분 동안 교반하였다. 혼합물을 플라스틱 병에 붓고 15-20 분 동안 3600 rpm 에서 원심분리시키고 윗물을 따라내었다. 원심분리한 안료에 새 에틸 아세테이트를 첨가하고, 생성된 혼합물을 스테인리스 스틸 스파튤라로 교반하고 10 분 동안 초음파처리하였다. 안료를 상기 절차에 따라 에틸 아세테이트로 2 회 더 세척하였다. 안료를 밤새 공기건조시킨 후 고진공 하에서 24 시간 동안 건조시켰다. 벌크 용액 중의 유리 중합체를 메탄올에서 침전시키고 진공 하에서 건조시켰다. 용액 중의 유리 중합체의 분자량을 GPC 로 측정하였다. 안료에 결합된 중합체를 TGA 로 측정하였다.For the two-stage polymerization, another single-neck, 250 ml round bottom flask was equipped with magnetic stir bar, reflux condenser and argon / or nitrogen inlet and placed in a silicone oil bath. Fifty grams of LMA-coated pigment, prepared as described above and ground to a fine powder using a bowl and mortar, followed by 85 mL of toluene and 16 grams of styrene was added to the flask. The reaction mixture was then rapidly stirred and the flask was purged with argon or nitrogen for 1 hour. During this time the silicon bath was heated to 50 < 0 > C. During the purge, 0.4 g of AIBN was dissolved in 10 ml of toluene. At the end of the 1 hour purge, the AIBN / toluene solution was added quickly with a glass pipette. The reaction vessel was sealed, heated to 65 < 0 > C and stirred overnight. At the end of the polymerization, 100 mL of ethyl acetate was added to the viscous reaction mixture and the resulting mixture was stirred for an additional 10 minutes. The mixture was poured into a plastic bottle and centrifuged at 3600 rpm for 15-20 minutes and the supernatant was drained. New ethyl acetate was added to the centrifuged pigment and the resulting mixture was stirred with a stainless steel spatula and sonicated for 10 minutes. The pigment was further washed twice with ethyl acetate according to the above procedure. The pigment was air dried overnight and then dried under high vacuum for 24 hours. The free polymer in the bulk solution was precipitated in methanol and dried under vacuum. The molecular weight of the free polymer in solution was measured by GPC. The polymer bound to the pigment was measured by TGA.

4. 코팅된 구리 크로마이트에서의 공중합4. Copolymerization in coated copper chromite

단일-목, 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 막대, 환류 응축기 및 아르곤 주입구를 장착하고 실리콘 오일 배쓰에 놓았다. 플라스크에 상기 화학식 (I) 의 실란으로 코팅하고 사발 및 막자로 미세 분말이 되도록 분쇄한 60 g 의 구리 크로마이트 (CuCr204, Shepherd Black 1G) 에 이어, 1.2 ㎖ 의 스티렌, 57 ㎖ 의 라우릴 메타크릴레이트 및 60 ㎖ 의 톨루엔을 첨가하였다. 이어서 반응 혼합물을 급속하게 교반하고 플라스크를 아르곤 또는 질소로 1 시간 동안 퍼지하고 실리콘 배쓰를 50 ℃ 로 가열하였다. 퍼지 도중, 0.6 g 의 AIBN 을 13 ㎖ 의 톨루엔에 용해 또는 부분 용해시켰다. 1 시간의 퍼지가 끝날 때 AIBN/톨루엔 용액을 유리 피펫으로 재빨리 첨가하였다. 반응 용기를 밀봉하고, 65 ℃ 로 가열하고 밤새 교반하였다. 점성 반응 혼합물에 100 ㎖ 의 에틸 아세테이트를 첨가하고 생성된 혼합물을 추가로 10 분 동안 교반하였다. 혼합물을 플라스틱 병에 붓고 15-20 분 동안 3600 rpm 으로 원심분리하고 윗물을 따라내었다. 원심분리한 안료에 새 에틸 아세테이트를 첨가하고, 생성된 혼합물을 스테인리스 스틸 스파튤라로 교반하고 10 분 동안 초음파처리하였다. 안료를 에틸 아세테이트로 2 회 더 세척하고, 원심분리하고 윗물을 따라내었다. 안료를 밤새 공기건조시킨 후 고진공 하에서 24 시간 동안 건조시켰다. 벌크 용액 중의 유리 중합체를 메탄올에서 침전시키고 진공 하에서 건조시켰다. 용액 중의 유리 중합체의 분자량을 GPC 로 측정하였다. 안료에 결합된 중합체를 TGA 로 측정하였다.A single-neck, 250 mL round bottom flask was fitted with a magnetic stir bar, reflux condenser and argon inlet and placed in a silicone oil bath. 60 g of copper chromate (CuCr 2 O 4 , Shepherd Black 1G), which was coated with the silane of the above formula (I) and pulverized to be a fine powder in a mortar and pestle, was charged with 1.2 ml of styrene, 57 ml of La Urea methacrylate and 60 ml of toluene were added. The reaction mixture was then rapidly stirred and the flask was purged with argon or nitrogen for 1 hour and the silicon bath was heated to 50 < 0 > C. During the purge, 0.6 g of AIBN was dissolved or partially dissolved in 13 ml of toluene. At the end of the 1 hour purge, the AIBN / toluene solution was added quickly with a glass pipette. The reaction vessel was sealed, heated to 65 < 0 > C and stirred overnight. 100 mL of ethyl acetate was added to the viscous reaction mixture and the resulting mixture was stirred for an additional 10 minutes. The mixture was poured into a plastic bottle and centrifuged at 3600 rpm for 15-20 minutes and the supernatant was drained. New ethyl acetate was added to the centrifuged pigment and the resulting mixture was stirred with a stainless steel spatula and sonicated for 10 minutes. The pigment was washed two more times with ethyl acetate, centrifuged and the supernatant was drained. The pigment was air dried overnight and then dried under high vacuum for 24 hours. The free polymer in the bulk solution was precipitated in methanol and dried under vacuum. The molecular weight of the free polymer in solution was measured by GPC. The polymer bound to the pigment was measured by TGA.

대조군 내부상 (전기영동 입자 + 현탁 유체) 의 제조Preparation of In-Control (Electrophoretic Particle + Suspension Fluid) in Control

(a) Isopar G 중 60 중량% 의 LMA-코팅 티타니아를 함유하는 J 안료의 85 g 의 저장 용액; (b) Isopar G 중 60 중량% 의 LMA-코팅 구리 크로마이트를 함유하는 D 안료의 42.5 g 의 저장 용액; (c) Isopar G 중 10 중량% 의 Solsperse 17000 을 함유하는 10.71 g 의 저장 용액; (d) 31.03 g 의 Isopar G; 및 (e) 0.77 g Span 85 (비-이온성 계면활성제) 로부터 대조군 내부상을 제형화하였다.(a) 85 g of a stock solution of J pigment containing 60% by weight of LMA-coated titania in Isopar G; (b) 42.5 g stock solution of D pigment containing 60% by weight of LMA-coated copper chromate in Isopar G; (c) 10.71 g of a stock solution containing 10% by weight of Solsperse 17000 in Isopar G; (d) 31.03 g of Isopar G; And (e) 0.77 g Span 85 (non-ionic surfactant).

250 ㎖ 플라스틱 병에 J 및 D 저장 용액을 첨가한 후, Solsperse 17000 용액 및 Span 85 를, 그리고 마지막으로 남은 용매를 첨가하였다. 생성된 내부상을 대략 5 분 동안 격렬하게 흔든 다음, 롤 밀에 밤새 (12 시간 이상) 놓았다.J and D stock solutions were added to a 250 ml plastic bottle, followed by Solsperse 17000 solution and Span 85, and finally the remaining solvent. The resulting injuries were shaken vigorously for approximately 5 minutes and then placed in a roll mill overnight (over 12 hours).

본 발명의 백색 안료 및 종래 기술의 흑색 안료를 사용하는 내부상의 제조Production of the internal phase using the white pigment of the present invention and the prior art black pigment

(a) Isopar G 중 60 중량% 의 LMA/TBMA-코팅 티타니아 (몰비 85/15) 를 함유하는 개질된 J 안료의 40 g 의 저장 용액; (b) Isopar G 중 60 중량% 의 LMA-코팅 구리 크로마이트를 함유하는 D 안료의 20 g 의 저장 용액; (c) Isopar G 중 10 중량% 의 Solsperse 17000 을 함유하는 5.04 g 의 저장 용액; (d) 14.60 g 의 Isopar G; 및 (e) 0.36 g Span 85 (비-이온성 계면활성제) 로부터 내부상을 제형화하였다.(a) 40 g stock solution of a modified J pigment containing 60% by weight of LMA / TBMA-coated titania (molar ratio 85/15) in Isopar G; (b) 20 g stock solution of D pigment containing 60% by weight of LMA-coated copper chromate in Isopar G; (c) 5.04 g of a stock solution containing 10% by weight of Solsperse 17000 in Isopar G; (d) 14.60 g of Isopar G; And (e) 0.36 g Span 85 (non-ionic surfactant).

상기 기재한 이전의 내부상과 동일한 방식으로 이 내부상을 혼합하고 저장하였다.The internal phase was mixed and stored in the same manner as the previous internal phase described above.

종래 기술의 백색 안료 및 본 발명의 흑색 안료를 사용하는 내부상의 제조The preparation of the internal phase using the prior art white pigment and the black pigment of the present invention

(a) 대조군 내부상에서와 동일한 J 안료의 40 g 의 저장 용액 (이 저장 용액은 Isopar G 중 60 중량% 의 LMA-코팅 티타니아를 함유함); (b) Isopar G 중 60 중량% 의 LMA/St-코팅 구리 크로마이트 (85/15 또는 95/5 단량체 비) 를 함유하는 D 안료의 20 g 의 저장 용액; (c) Isopar G 중 10 중량% 의 Solsperse 17000 을 함유하는 5.04 g 의 저장 용액; (d) 14.60 g 의 Isopar G; 및 (e) 0.36 g Span 85 (비-이온성 계면활성제) 로부터 내부상을 제형화하였다.(a) 40 g of a stock solution of the same J pigment as in the control, which contains 60% by weight of LMA-coated titania in Isopar G; (b) 20 g stock solution of D pigment containing 60% by weight of LMA / St-coated copper chromate (85/15 or 95/5 monomer ratio) in Isopar G; (c) 5.04 g of a stock solution containing 10% by weight of Solsperse 17000 in Isopar G; (d) 14.60 g of Isopar G; And (e) 0.36 g Span 85 (non-ionic surfactant).

상기 기재한 이전의 내부상과 동일한 방식으로 이 내부상을 혼합하고 저장하였다.The internal phase was mixed and stored in the same manner as the previous internal phase described above.

이와 같이 제조한 내부상을 실질적으로 앞서 언급한 2002/0180687 의 단락 [0069] 내지 [0074] 에 기재한 바와 같은 젤라틴/아카시아 마이크로캡슐에 캡슐화 (별도) 시켰다. 생성된 마이크로캡슐을 크기별로 분리하고 평균 입자 크기가 약 35 ㎛ 인 캡슐을 하기 실험에 사용하였다. 실질적으로는 앞서 언급한 2002/0180687 의 단락 [0075] 및 [0076] 에 기재한 바와 같이, 마이크로캡슐을 폴리우레탄 결합제와 함께 슬러리가 되도록 혼합하고 한 쪽 표면에 인듐 주석 산화물 (ITO) 층을 수반하는 7 mil (177 um) 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET) 필름의 표면에 18 g m-2 의 건조 코팅 중량으로 롤-투-롤 (roll-to-roll) 공정으로 코팅하고, 마이크로캡슐을 ITO 로 덮힌 표면에 두었다. 이어서 이형 시트에 수반되어 있는 폴리우레탄 적층 접착제 층에 캡슐-보유 필름을 적층시켜 전면 적층 (front plane laminate) 을 형성하고, 이 적층은 65 psig (0.51 mPa) 에서 6 인치/분 (2.5 ㎜/초) 의 속도로 Western Magnum 트윈 롤 Laminator 를 사용하여 수행하고, 두 롤은 120 ℃ 로 유지하였다. 이러한 실험에 사용하기에 적합한 실험용 단일-화소 디스플레이를 제공하기 위하여, 생성된 전면 적층 조각의 이형 시트를 제거한 후, 카본 블랙 층으로 덮힌 5 ㎝ × 5 ㎝ PET 필름이 되도록 75 ℃ 에서 적층하였고, 이것을 단일 화소 디스플레이의 후면 전극으로 이용하였다.The inner wound thus produced was encapsulated (separately) in gelatin / acacia microcapsules substantially as described in paragraphs [0069] to [0074] of 2002/0180687 mentioned above. The resulting microcapsules were separated by size and capsules having an average particle size of about 35 占 퐉 were used in the following experiments. In practice, as described in paragraphs [0075] and [0076] of 2002/0180687 mentioned above, the microcapsules are mixed with the polyurethane binder to be a slurry, and a layer of indium tin oxide (ITO) (177 μm) poly (ethylene terephthalate) (PET) film having a dry coating weight of 18 gm -2 by a roll-to-roll process, and the microcapsules were coated with ITO Lt; / RTI > A capsule-retaining film was then laminated to the polyurethane laminated adhesive layer associated with the release sheet to form a front plane laminate, which laminated at 65 psig (0.51 mPa) to 6 inches / minute (2.5 mm / sec ) Using a Western Magnum twin roll laminator, and the two rolls were maintained at 120 < 0 > C. In order to provide an experimental single-pixel display suitable for use in these experiments, the release sheet of the resulting front laminated piece was removed and laminated at 75 ° C to be a 5 cm x 5 cm PET film covered with a carbon black layer, And used as a back electrode of a single pixel display.

영상 안정성 측정Image stability measurement

이와 같이 제조한 단일 화소 디스플레이를, 접지한 후면 전극에 대하여 상부면 (ITO 층) 에 인가한 교류 10 V 에서 500 msec 구형파 펄스를 사용하여 스위칭하였다. 스위칭 개편을 위하여 펄스 사이의 2 초의 휴지기를 사용하였다. 화소를 적당한 광학 상태 (백색 또는 흑색) 로 스위칭하고, 상부면을 접지하고, 10 분 동안 연속하여 광 반사율을 측정하여 영상 안정성을 측정하였다. 결합제 및 적층 접착제 층의 잔존 전압으로부터 생긴 광학 역전 (kickback) 이 5-10 초 내에 없어진다고 가정하였다. 5 초 내지 10 분 사이의 광학 상태 (L* 단위로 측정) 에서의 차를 영상 안정성의 척도로 취하였다. 하기 표 2 에 나타낸 결과는 선택한 화소에서 수득하였다.The thus fabricated single pixel display was switched to a grounded back electrode using a 500 msec square wave pulse at an alternating current of 10 V applied to the upper surface (ITO layer). A two second pause between pulses was used for switching reorganization. The image stability was measured by switching the pixels to the appropriate optical state (white or black), grounding the top surface, and measuring the light reflectance continuously for 10 minutes. It is assumed that the optical kickback resulting from the residual voltage of the binder and laminated adhesive layer is lost within 5-10 seconds. The difference in optical state (measured in L * units) between 5 seconds and 10 minutes was taken as a measure of image stability. The results shown in Table 2 below were obtained in selected pixels.

안료Pigment 실시예 번호Example No. 백색 상태 IS (dL*)White state IS (dL *) 흑색 상태 IS (dL*)The black state IS (dL *) J/D (대조군)J / D (control group) 1One -6.3-6.3 2.72.7 J(TBMA5)/DJ (TBMA5) / D 22 -2.2-2.2 2.12.1 J(TBMA15)/DJ (TBMA15) / D 33 -4.2-4.2 1.11.1 J/D(St5)J / D (St5) 44 -4.7-4.7 2.02.0 J/D(St15)J / D (St15) 55 -4.7-4.7 1.61.6 J(TBMA5)/D(St15)J (TBMA5) / D (St15) 66 -3.3-3.3 1.71.7 J(TMBA15)/D(St5)J (TMBA15) / D (St5) 77 -1.6-1.6 3.03.0 J(+St)/DJ (+ St) / D 88 -2.2-2.2 0.30.3

대조군 화소는 비교적 양호한 흑색 상태 안정성을 나타내지만, 백색 상태 안정성은 다소 불량하다 (흑색 안료로서 구리 크로마이트 대신에 카본 블랙을 사용하고 현탁 유체에 PIB 가 없는 유사 디스플레이는 백색 및 어두운 상태 모두에서 10-15 L* 정도의 훨씬 더 불량한 상태 안정성을 나타낸다). 본 발명의 임의의 전기영동 안료는 대조군에 비해서, 백색 상태 또는 흑색 상태 둘 중 하나 또는 둘 다에서 영상 안정성을 개선시킨다. 단지 한 경우에서만, 본 발명의 화소의 영상 안정성이 대조군보다 덜 양호하며 (J(TBMA15)/D(St5)), 이 때의 차이는 아마도 실험상 화소-대-화소 허용오차 내이다. 제 2 단량체로서 스티렌을 사용하고 2-단계 방법을 사용하여 합성한 백색 안료로 제조된 디스플레이가 최상의 전체 영상 안정성을 제공한다. 이런 디스플레이는 백색 상태에서의 영상 안정성이 양호하고, 흑색 상태에서의 영상 안정성이 우수하다.Control pixels show relatively good black state stability, but white state stability is somewhat poor (similar displays using carbon black instead of copper chromate as black pigment and no PIB in suspension fluid show 10- < RTI ID = 0.0 > Indicating a much poorer stability of the order of 15 L *). Any of the electrophoretic pigments of the present invention improves image stability in either or both of the white or black states as compared to the control. In only one case, the image stability of the pixel of the present invention is less than that of the control (J (TBMA15) / D (St5)), where the difference is probably within experimental pixel-to-pixel tolerances. A display made of white pigment using styrene as the second monomer and synthesized using the two-step process provides the best overall image stability. Such a display has good image stability in a white state and excellent image stability in a black state.

응답 시간Response time

10 V 의 작동 전압에서 펄스 길이의 함수로서 전기-광학 응답을 측정함으로써 표 2 에 나타내는 전기영동 디스플레이의 응답 시간을 측정하였다. 모든 측정에 2000 msec 의 휴지 길이를 사용하였다. 백색 상태 및 어두운 상태 사이의 L* 차를 측정함으로써, 전기-광학 응답이 특정 펄스 길이에서 포화한 후, 더 긴 펄스 길이에서는 약간 감퇴된다는 것을 알게 되었다. 대조군 샘플은 표 2 에서의 대조군과 동일한 제형의 화소, 및 양호한 영상 안정성을 얻기 위한 수단으로서 0.3 내지 0.9 중량% 고분자량 PIB 를 함유하는 유사 화소였다. 표 3 은 표 2 의 디스플레이에 있어서 1 초 펄스 길이로 전기-광학 응답이 그 값의 90 % 를 달성하는 펄스 길이를 나타낸다.The response time of the electrophoretic display shown in Table 2 was measured by measuring the electro-optic response as a function of pulse length at an operating voltage of 10 V. [ A pause length of 2000 msec was used for all measurements. By measuring the L * difference between the white and dark states, it has been found that the electro-optic response saturates at a certain pulse length and then decays slightly at longer pulse lengths. The control sample was a pixel of the same formulation as the control in Table 2 and a pseudo pixel containing 0.3 to 0.9 weight percent high molecular weight PIB as a means for achieving good image stability. Table 3 shows the pulse lengths for which the electro-optic response achieves 90% of its value with a 1 second pulse length in the display of Table 2.

안료Pigment 실시예 번호Example No. 90% 포화까지의 시간 (msec)Time to 90% saturation (msec) J/D (대조군 - PIB 없음)J / D (control - without PIB) 1One 294294 J(TBMA5)/DJ (TBMA5) / D 22 173173 J(TBMA15)/DJ (TBMA15) / D 33 281281 J/D(St5)J / D (St5) 44 325325 J/D(St15)J / D (St15) 55 375375 J(+St)/DJ (+ St) / D 88 380380 J/D + 0.9% PIB (대조군)J / D + 0.9% PIB (control group) 99 740740 J/D + 0.3% PIB (대조군)J / D + 0.3% PIB (control group) 1010 575575

PIB 를 포함하는 대조군 샘플의 응답 시간은 본 발명에 따른 샘플의 응답 시간보다 상당히 더 길었다. 이 시스템에서 적당한 영상 안정성을 얻기 위해서는 적어도 0.3% PIB 가 요구되고, 0.9% PIB 가 바람직하다. 따라서 본 발명의 방법은 대조군 샘플보다 1.5 내지 4 배 더 빠른 응답 시간으로 양호한 영상 안정성을 달성한다.The response time of the control sample containing PIB was significantly longer than the response time of the sample according to the present invention. To obtain adequate image stability in this system, at least 0.3% PIB is required and 0.9% PIB is preferred. Thus, the method of the present invention achieves good image stability with a response time 1.5 to 4 times faster than the control sample.

문턱 전압Threshold voltage

중합체 쉘 내에 5 몰% TBMA 를 가지는 백색 안료 및 15 몰% 스티렌을 가지는 흑색 안료를 사용하는 상기 기재한 화소는, 비교적 양호한 영상 안정성에 더하여, 큰 작동 문턱도 나타낸다. 문턱 전압을 여러 펄스 길이에 있어서 인가 전압의 함수로서 화소의 동적 범위를 나타내는 도 2 에 나타낸다. 동적 범위는 펄스 길이에 상관 없이, 4-5 볼트 미만의 인가 전압에서는 매우 작지만 (1 L* 정도), 10 V 및 600 msec 를 초과하는 임펄스에서는 양호한 동적 범위 (30 L* 초과) 를 나타낸다.The above-described pixels using a white pigment having 5 mol% TBMA and a black pigment having 15 mol% styrene in the polymer shell exhibit a large operating threshold in addition to a relatively good image stability. The threshold voltage is shown in Fig. 2 which shows the dynamic range of the pixel as a function of the applied voltage for several pulse lengths. The dynamic range is very small (on the order of 1 L *), but good dynamic range (above 30 L *) for impulses exceeding 10 V and 600 msec, at an applied voltage of less than 4-5 volts, regardless of pulse length.

상기로부터, 본 발명의 비상용성 단량체, 입자, 매질 및 디스플레이, 및 동종응집 매질이 양호한 영상 안정성을 제공하고, 특히 본 발명은 양호한 영상 안정성을 달성하기 위해 응답 시간을 희생시키지 않기 때문에, 현탁 유체에 중합체 첨가제를 함유하는 유사 매질에 비해 여러 장점을 가진다는 것을 알게 될 것이다. 이런 응답 시간에서의 장점은 저전압에서 디스플레이를 작동시키는데 사용할 수 있다. 표 2 에 기록한 디스플레이는 7.5 V 에서 300 msec 안에 거의 포화되도록 스위칭되고, 10 V 및 250-300 msec 에서 최적의 콘트라스트 비를 달성한다. 15 볼트에서, 약 100 msec 의 스위칭 시간을 달성할 수 있다.From the above it can be seen that the non-compatible monomers, particles, media and displays of the present invention, particles and displays, and homogeneous flocculation media provide good image stability, and in particular the present invention does not sacrifice response time to achieve good image stability, Will have a number of advantages over similar media containing polymer additives. The advantage of this response time is that it can be used to operate the display at low voltages. The display written in Table 2 is switched to be nearly saturated within 300 msec at 7.5 V and achieves an optimal contrast ratio at 10 V and 250-300 msec. At 15 volts, a switching time of about 100 msec can be achieved.

지방족 중합 방법Aliphatic polymerization method

이미 언급한 바와 같이, 상기 언급한 WO 02/093246 및 상기에서 기재한 그래프트 중합 단계는 지방족 탄화수소, 특히 이소파라핀 용매에서 수행될 수 있다는 것을 알게되었고; 이 목적에 바람직한 용매는 Exxon Mobil Corporation, Houston TX 에서 판매하는 Isopar G 이다. 그러한 지방족 탄화수소는 전기영동 매질의 현탁 유체로서 전형적으로 사용되는 물질과 동일하기 때문에, 코팅된 안료는 그래프트 중합 단계에서 최종적인 디스플레이에 혼입될 때까지 본질적으로 동일한 환경에 머무를 수 있다.As already mentioned, it has been found that the above-mentioned WO 02/093246 and the graft polymerization step described above can be carried out in aliphatic hydrocarbons, in particular in isoparaffinic solvents; A preferred solvent for this purpose is Isopar G, available from Exxon Mobil Corporation, Houston TX. Because such aliphatic hydrocarbons are the same as the materials typically used as suspension fluids in electrophoretic media, the coated pigments can remain in essentially the same environment until incorporated into the final display in the graft polymerization step.

그래프트 중합 단계의 끝에, 지방족 탄화수소 용매는 과잉의 중합 개시제, 과잉의 단량체 또는 올리고머, 및 안료 입자에 부착되지 않은 유리 중합체 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 물질은, 그 물질들이 매질의 전기-광학 특성 및/또는 작동 수명에 역효과를 줄 수 있기 때문에, 안료 입자가 최종적인 전기영동 매질에 혼입되기 전에 안료 입자로부터 실질적으로 제거할 필요가 있다. 따라서, 전형적으로는 예를 들어 원심분리에 의해 그래프트 중합 용매로부터 중합체-코팅 안료를 분리하고, 안료 입자를 세척하여 상기 언급한 물질의 최후의 잔량까지 제거하는 것이 또한 필요할 것이다. 그러나, 중합체-코팅 안료로부터 탄화수소 용매의 최후의 잔량까지 제거하기 위해서 중합체-코팅 안료를 건조시킬 필요는 없고 (그리하여 용매 증기와 관련된 오염 제어 문제가 없어짐), 지방족 할로탄소 용매에 건조 안료를 재분산시킬 필요도 없는데; 이는 세척 단계의 끝에, 안료가 이미 지방족 탄화수소 용매로 적셔지게 되고, 최종적인 전기영동 매질에 필요한 다량의 용매에 안료를 재분산시키는 데는 아무런 어려움이 없을 것이기 때문이다. 분명히, 중합이 완료된 후 그래프트 중합 용매에 상기 언급한 물질의 단지 최소량만을 남기는 방식으로 중합이 수행될 수 있다면, 원칙적으로 중합체-코팅 안료의 분리 및 세척은 제거할 수 있을 것이다.At the end of the graft polymerization step, the aliphatic hydrocarbon solvent may comprise any one or more of an excess polymerization initiator, an excess monomer or oligomer, and a free polymer not attached to the pigment particles. These materials need to be substantially removed from the pigment particles before the pigment particles are incorporated into the final electrophoretic medium, because the materials can adversely affect the electro-optical properties and / or operating lifetime of the medium. Thus, it will also be necessary to separate the polymer-coated pigment from the graft polymerization solvent, typically by centrifugation, for example, and to wash the pigment particles to remove to the last remaining amount of the above-mentioned material. However, there is no need to dry the polymer-coated pigment to remove from the polymer-coated pigment to the last residue of the hydrocarbon solvent (thus eliminating the contamination control problems associated with solvent vapors), re-dispersing the dry pigment in the aliphatic halocarbon solvent You do not have to; This is because, at the end of the washing step, the pigment is already wetted with the aliphatic hydrocarbon solvent and there will be no difficulty in redispersing the pigment in a large amount of solvent required for the final electrophoretic medium. Obviously, separation and washing of the polymer-coated pigment could in principle be removed if the polymerization can be carried out in such a way that only a minimal amount of the abovementioned substances remain in the graft polymerization solvent after the polymerization is completed.

본 발명에 따라 지방족 탄화수소 용매에서 제조된 중합체-코팅 안료와 종래 기술의 방법에 따라 톨루엔에서 제조된 것들 사이에는 어떠한 고유의 명백한 차이가 있는 것으로 보이지는 않지만, 일부 실험은 지방족 탄화수소 용매에서 제조된 안료가 더 높은 중합체 함량을 가지는 경향이 있다는 것을 보여준다.Although it is not believed that there is any inherent obvious difference between the polymer-coated pigment prepared in the aliphatic hydrocarbon solvent according to the present invention and those prepared in toluene according to the prior art process, some experiments have shown that the pigment prepared in an aliphatic hydrocarbon solvent ≪ / RTI > tend to have a higher polymer content.

앞서 언급한 바와 같이, 전기영동 매질에서의 현탁 유체는 보통 단독으로서 또는 할로탄소와 병용되는 지방족 탄화수소이다. 현탁 유체가 지방족 탄화수소 및 할로탄소의 혼합물인 경우, 현재로서는 세척 후에, 지방족 탄화수소로 적셔진 안료를 지방족 탄화수소 및 할로탄소의 혼합물에 재분산시키는데 어려움이 없기 때문에, 단독으로서의 지방족 탄화수소에서 그래프트 중합을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 그래프트 중합 자체가 지방족 탄화수소 및 할로탄소의 혼합물에서 수행될 수 있다는 가능성도 배제하지는 않는다.As mentioned above, the suspension fluid in the electrophoretic medium is usually an aliphatic hydrocarbon either alone or in combination with a halocarbon. When the suspension fluid is a mixture of aliphatic hydrocarbons and halocarbons, graft polymerization is carried out at the aliphatic hydrocarbons as a sole because there is no difficulty in redispersing the pigment that has been wetted with the aliphatic hydrocarbons to the mixture of aliphatic hydrocarbons and halo carbons, . However, it does not exclude the possibility that the graft polymerization itself can be carried out in a mixture of aliphatic hydrocarbon and halocarbon.

이중 입자 전기영동 매질을 제조한 경우 (예를 들어, 백색 티타니아 입자 및 카본 블랙 입자를 포함하는 매질), 두 가지 유형의 입자에 별도로 본 발명의 방법을 적용할 수 있다. 그러나, 두 가지 유형의 입자에 유사한 유형의 중합체 코팅을 제공한다면, 먼저 두 가지 유형의 안료 상에 중합가능기를 제공한 후 안료를 배합한 후, 이 안료 혼합물에 그래프트 중합 단계를 수행함으로써 본 발명을 또한 실행할 수 있다. 따라서, 두 가지 안료는 전기영동 매질을 형성하는데 요구되는 나머지 단계 동안 함께 이동한다. 실제로, 이 방법으로 생성되는 중합체-코팅 혼합 안료는 세척 후 잔존 불순물을 제거하기 위한 추가의 공정이 거의 또는 전혀 필요치 않을 수 있는 안료 저장 용액으로 간주할 수 있다. 따라서 본 방법의 이런 변형은 원료 안료를 최종적인 전기영동 매질로 전환시키기 위해 수행할 필요가 있는 개별 단계의 수를 추가로 감소시킨다.When the dual particle electrophoretic medium is prepared (for example, a medium containing white titania particles and carbon black particles), the method of the present invention can be separately applied to two types of particles. However, if two types of particles are provided with a polymer coating of a similar type, it is preferred to first provide the polymerizable groups on the two types of pigments, then blend the pigments and then perform the graft polymerization step on the pigment mixture It can also be executed. Thus, the two pigments move together during the remaining steps required to form the electrophoretic medium. In fact, the polymer-coated mixed pigment produced in this way can be regarded as a pigment storage solution, which may require little or no additional processing to remove residual impurities after washing. Thus, this modification of the method further reduces the number of individual steps that need to be performed to convert the raw pigment into a final electrophoretic medium.

본 발명의 방법은, 본 방법에 사용되는 지방족 탄화수소 용매가 톨루엔 및 THF 보다 덜 위험하기 때문에, 종래 기술의 방법과 관련된 안전 위험성을 감소시킨다. 이미 언급한 바와 같이, 본 방법은, 사전 건조 및 안료 재분산 단계를 제거하여 분산 처리 시간을 감소시키고 아마도 지방족 탄화수소 용매 중 안료의 최종 분산액의 전체 품질을 개선시키기 때문에, 용매 사용을 감소시키고, 또한 전기영동 매질 제조를 위한 전체 공정 단계의 수를 감소시킨다.The process of the present invention reduces the safety hazards associated with prior art processes because the aliphatic hydrocarbon solvent used in the process is less hazardous than toluene and THF. As already mentioned, the present process reduces solvent use and also improves the overall quality of the final dispersion of the pigment in the aliphatic hydrocarbon solvent by reducing the pre-drying and pigment redispersion steps to reduce the dispersion treatment time, Thereby reducing the total number of process steps for electrophoretic media production.

본 발명의 또다른 측면은 전기영동 매질 중 입자의 상대적인 크기 및 질량을 조절하여 전기영동 입자가 응집하려는 경향을 감소시키는데 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to controlling the relative size and mass of particles in the electrophoretic medium to reduce the tendency of the electrophoretic particles to agglomerate.

전기영동 매질, 특히 이중 입자 전기영동 매질에서, 입자는 응집하는 경향을 나타낸다는 것은 알려져 있다. 이런 경향은 두 가지 유형의 입자가 반대 극성의 전하를 보유하는 이중 입자 전기영동 매질에서 특히 문제가 될 수 있는데, 이는 전기적으로 반대되는 전하를 보유하는 임의의 입자가 서로 들러붙는 것이 자연스러운 경향이기 때문이다. 그러한 입자 응집은 디스플레이의 콘트라스트를 감소시키고; 예를 들어, 흑색 및 백색 입자가 응집하여, 디스플레이의 광학 상태를 바꾸기 위해서 전기장을 적용할 때 분리되지 않는 회색 입자를 형성하는 경우, 추측컨대 디스플레이의 순수한 흑색 또는 백색 광학 상태는 회색 응집체로 오염되어 콘트라스트 비를 감소시킬 것이다. 또한, 극심하고 지속적인 응집은 결국 디스플레이가 기능하는 것을 방해하여, 디스플레이의 작동 수명을 감소시킬 수 있다.It is known that in electrophoretic media, especially in dual particle electrophoretic media, the particles tend to aggregate. This tendency may be particularly problematic in a dual particle electrophoretic medium in which both types of particles possess opposite polarity charges because it is natural that any particles bearing an electrically opposite charge will stick to one another to be. Such particle agglomeration reduces the contrast of the display; For example, when black and white particles aggregate and form non-separating gray particles when applying an electric field to change the optical state of the display, presumably the pure black or white optical state of the display is contaminated with gray aggregates Thereby reducing the contrast ratio. In addition, severe and persistent agglomeration can eventually hinder the display from functioning, thereby reducing the operational life of the display.

이중 입자 전기영동 매질에서 두 가지 유형의 입자의 상대적 움직임을 사용하여 응집체를 분리하고, 그리하여 그러한 응집체와 관련된 문제를 감소시킬 수 있다는 것을 이제 알게 되었다. 주어진 전기장 하에서 제 1 종의 입자와 반대 방향으로 움직이는 제 2 종의 입자를 전기영동 매질에 도입시키면 두 가지 유형의 입자가 서로의 사이를 움직여 입자 무리를 떼어 놓고 물리적 수단을 통해 입자 응집을 감소시킬 것이다.It has now been found that the relative movement of two types of particles in a dual particle electrophoretic medium can be used to separate aggregates and thus reduce problems associated with such aggregates. When a second type of particles moving in the opposite direction to the first type of particles under a given electric field is introduced into the electrophoretic medium, the two types of particles move between each other to separate the particles and reduce particle agglomeration through physical means will be.

바람직한 구현예에서, 전기영동 매질은 그 평균 직경이 반대 전하를 보유하는 제 2 유형 입자의 평균 입자 직경의 약 0.25 내지 약 4 배인 한 유형의 입자를 하나 이상 함유한다; 바람직하게는, 두 가지 유형의 입자 사이의 평균 입자 질량 비는 약 0.25 내지 약 4.00 이다.In a preferred embodiment, the electrophoretic medium contains one or more particles of one type whose average diameter is about 0.25 to about 4 times the average particle diameter of the second type particles bearing opposite charge; Preferably, the average particle mass ratio between the two types of particles is from about 0.25 to about 4.00.

또한 바람직한 구현예에서, 전기영동 매질은, F 크기의 적용 전기장 하에서 거리 (G) 만큼 떨어져서 각각 다음과 같은 V1 및 V2 의 속도에 도달할 수 있는, 반대 극성의 전하를 보유하는 적어도 두 가지 유형의 입자를 함유한다:Also in a preferred embodiment, the electrophoretic medium comprises at least two types of electrophoretic media, each having an opposite polarity charge, which is capable of reaching a velocity of V1 and V2, respectively, Contains particles:

V1 + V2 > f(F,G)V1 + V2 > f (F, G)

[식 중, f 는 부등식이 만족된다면, 입자 응집이 감소하거나 제거되는 함수이다].Where f is a function that reduces or eliminates particle aggregation if the inequality is satisfied.

문턱 전압 디스플레이Threshold voltage display

이미 나타낸 바와 같이, 본 발명은 문턱 전압이 있는 전기-광학 매질을 사용하는 능동형 매트릭스 전기-광학 디스플레이를 제공한다. 이런 유형의 전기-광학 매질을 사용하면 전기-광학 디스플레이의 백플레인 (backplane) 의 설계 제약이 감소한다.As already indicated, the present invention provides an active matrix electro-optic display using an electro-optic medium with a threshold voltage. Using this type of electro-optic medium reduces design constraints on the backplane of electro-optic displays.

예로서, 5 V 에서 강한 문턱 전압을 나타내는 전기-광학 매질을 생각해보자. "강한 문턱 전압" 이라는 용어는 펄스가 아무리 길더라도, 문턱 미만의 전압에서는 매질이 전혀 스위칭하지 않음을 의미하는데 사용한다. 문턱을 초과하는 전압에서, 매질은 보통 스위칭한다. 그러한 매질을 사용하면 화소 전극에 데이타 라인을 커플링시켜 야기되는 데이타 피크 문제가 완화된다 (상기 42-52 단락 참고); 화소에 대한 전압 피크 크기가 5 V 미만인 경우, 그러한 강한 문턱 전압 매질은 응답하지 않을 것이다. 그러한 디스플레이에 사용되는 화소 저장 축전지는 전기-광학 매질에 의해 경험하는 전압 피크를 문턱 전압 미만으로 유지할 정도의 크기이면 되고, 이는 전기-광학 매질이 문턱 전압을 나타내지 않는 종래 기술의 전기-광학 디스플레이에 필요한 축전지에 비하여, 저장 축전지의 크기를 상당히 감소시킬 수 있다.As an example, consider an electro-optic medium that exhibits a strong threshold voltage at 5V. The term "strong threshold voltage" is used to mean that the medium does not switch at all at voltages below the threshold, no matter how long the pulse is. At voltages above the threshold, the medium usually switches. The use of such a medium alleviates the data peak problem caused by coupling the data line to the pixel electrode (see paragraphs 42-52 above); If the voltage peak magnitude for a pixel is less than 5 volts, such a strong threshold voltage medium will not respond. The pixel storage batteries used in such a display need only be large enough to keep the voltage peak experienced by the electro-optic medium below the threshold voltage, which is a problem with prior art electro-optic displays in which the electro-optic medium does not exhibit a threshold voltage Compared with the required battery, the size of the storage battery can be significantly reduced.

본 발명은 강한 문턱 전압을 나타내는 전기-광학 매질의 사용에 한정되지는 않지만, 매우 긴 기간 동안 적용되는 문턱 미만의 전압에는 응답하지만, 전기-광학 디스플레이의 작동에 관심 있는 단시간 동안 인가되는 그러한 전압에는 응답하지 않는 매질을 가리키기 위해 본원에서 사용하는 용어인 "약한 문턱 전압" 만을 가지는 전기-광학 매질의 사용까지 확장된다. 예를 들어, 관심 있는 기간은 단일 스캔 프레임 (전형적으로는 약 20 msec), 또는 전체 영상 갱신 (전형적으로는 약 1000 msec) 일 수 있다.Although the present invention is not limited to the use of an electro-optic medium exhibiting a strong threshold voltage, it does respond to a voltage below the threshold applied for a very long period of time, but such a voltage applied for a short period of time, To the use of an electro-optic medium having only a "weak threshold voltage" as used herein to refer to a non-responsive medium. For example, the period of interest may be a single scan frame (typically about 20 msec), or a full image update (typically about 1000 msec).

본 발명은 전기-광학 매질이 강한 또는 약한 문턱 전압을 나타내는 상기 검토한 임의의 유형의 전기-광학 매질을 이용할 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 문턱 전압을 가지는 비상용성 단량체 전기영동 매질이 일반적으로 바람직하다.The present invention may utilize any of the types of electro-optic media discussed above in which the electro-optic medium exhibits a strong or weak threshold voltage. As described above, an incompatible monomeric electrophoretic medium having a threshold voltage is generally preferred.

본 발명은 능동형 매트릭스 어레이, 전형적으로는 박막 트랜지스터 (TFT) 어레이의 설계 법칙을 완화시켜 준다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 화소 전극 단위 면적 당 더 소형의 저장 축전지를 사용하여, 프린팅과 같은 저해상도 기술을 사용하여 TFT 백플레인을 제조할 수 있도록 해 준다. 또한, 저장 축전지의 크기를 줄여서, 트랜지스터의 크기도 줄일 수 있다. 이들 두 요소의 크기를 감소시키면 백플레인에 있어서 라인 전기용량, 및 그리하여 전력 소비가 상당히 감소할 것이다. 따라서, 본 발명의 전기-광학 디스플레이는 종래 기술의 비정질 실리콘 구조물을 사용하는 통상의 설계에 비하여 성능이 개선될 것이다.The present invention relaxes the design rules of an active matrix array, typically a thin film transistor (TFT) array. More specifically, the present invention makes it possible to manufacture TFT backplanes using lower resolution technologies such as printing, using smaller storage cells per unit area of the pixel electrodes. In addition, the size of the storage battery can be reduced, and the size of the transistor can be reduced. Reducing the size of these two elements will significantly reduce line capacitance, and thus power consumption, in the backplane. Thus, the electro-optic display of the present invention will have improved performance over conventional designs using prior art amorphous silicon structures.

Claims (1)

본원 발명의 상세한 설명에 기재된 모든 발명.All inventions described in the Detailed Description of the Invention.
KR1020147021306A 2003-10-08 2004-10-08 Electrophoretic media KR20140101879A (en)

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US60/481,486 2003-10-08
US48157203P 2003-10-28 2003-10-28
US60/481,572 2003-10-28
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