KR20200015543A - 쌍안정성을 제공하는 전기영동 잉크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기영동 잉크, 전기영동 잉크를 제조하는 방법, 전기영동 잉크를 포함하는 전기영동 디스플레이, 전기영동 잉크를 포함하는 스마트 윈도우 뿐만 아니라 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에서의 전기영동 잉크의 용도 및 전기영동 잉크의 쌍안정성을 개선시키기 위한 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 용도에 관한 것이다.

Description

쌍안정성을 제공하는 전기영동 잉크
본 발명은 전기영동 잉크, 전기영동 잉크를 제조하는 방법, 전기영동 잉크를 포함하는 전기영동 디스플레이, 전기영동 잉크를 포함하는 스마트 윈도우 뿐만 아니라 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에서의 전기영동 잉크의 용도 및 전기영동 잉크의 쌍안정성(bistability)을 개선시키기 위한 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 용도에 관한 것이다.
저비용이 들고 실외에서 알아볼 수 있는 것을 특색으로 하는 반사형의 밝은 디스플레이 뿐만 아니라 스마트 윈도우는 큰 시장 잠재력을 갖는다. 통용되는 반사형 디스플레이는 통상적으로 전기영동 현상에 기반하며, 따라서 전기영동 디스플레이 (e-디스플레이)라 지칭된다.
이러한 e-디스플레이 및 스마트 윈도우는 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 예를 들어, US 7,110,162 B2는 연속상으로서의 플루오린화된 용매, 분산상으로서의 하전된 안료 입자 또는 안료 함유 마이크로캡슐, 및 (i) 연속상에서의 가용성 플루오린화된 전자 수용 또는 양성자 공여 화합물 또는 중합체 및 분산상에서의 전자 공여 또는 양성자 수용 화합물 또는 중합체; 또는 (ii) 연속상에서의 가용성 플루오린화된 전자 공여 또는 양성자 수용 화합물 또는 중합체 및 분산상에서의 전자 수용 또는 양성자 공여 화합물 또는 중합체를 포함하는 전하 제어제를 포함하는 전기영동 잉크에 관한 것이다. EP 1 231 500 A2는 마이크로캡슐을 포함하는 전기 어드레스가능한 잉크로서, 상기 마이크로캡슐은 제1 전하를 갖는 제1 입자; 및 제2 전하를 갖는 제2 입자를 포함하며; 여기서 상기 마이크로캡슐에 제1 극성을 갖는 전기장을 적용하여 상기 제1 및 제2 입자 중 하나가 상기 전기장에 대해 반응하는 방향으로 이동하도록 함으로써 지각되는 컬러 변화를 초래하는 잉크에 관한 것이다. WO 2011/046564 A1의 듀얼 컬러 전자 어드레스가능한 잉크는 비-극성 캐리어 유체, 제1 컬러의 제1 착색제, 및 제1 컬러와 상이한 제2 컬러의 제2 착색제를 포함한다. 제1 착색제는 입자 코어 (C1), 및 입자 코어 (C1)의 표면에 부착된 염기성 관능기 (BFG)를 포함한다. 제2 착색제는 입자 코어 (C2), 및 입자 코어 (C2)의 표면에 부착된 산성 관능기 (AFG)를 포함한다. 산성 관능기 (AFG) 및 염기성 관능기 (BFG)는 비-극성 캐리어 유체 내에서 상호작용하여, 제1 착색제 상에 전하를 발생시키며 제2 착색제 상에 반대 전하를 발생시키도록 구성된다.
그러나, 상업적으로 입수가능한 전기영동 잉크 (e-잉크) 물질은 전형적으로 단지 화이트, 그레이 또는 블랙 반사 상태 사이에서만 전환될 수 있다. 즉, 이들은 투명 상태를 제공할 수 없으며, 따라서 스마트 윈도우에 사용될 수 없다. 게다가, e-잉크로 충전된, 상업적으로 입수가능한 e-디스플레이는, 이들이 전형적으로 목적하는 휘도를 제공하지 않는다는 결점을 갖는다. 이외에도, 상업적으로 입수가능한 e-디스플레이는 전형적으로 감소된 양의 픽셀, 즉 적색의 1/3, 청색의 1/3 및 녹색의 1/3을 제공하여, 디스플레이의 컬러 스펙트럼이 제한된다. 그러므로, 현재 이용가능한 e-잉크의 적용은 e-디스플레이로 제한되며 스마트 윈도우에는 완전히 불가능하다. 더욱이, 상업적으로 입수가능한 e-잉크는 안료의 캡슐화 및/또는 표면-그라프팅을 요구하여, 공정의 복잡성 및 비용을 증가시킨다. 게다가, 상업적으로 입수가능한 디스플레이에 사용되는 전기영동 잉크 물질은 상대적으로 높은 점도를 갖기 때문에 전기 전압이 변하는 경우 물질의 재배향에 수초가 소요된다.
따라서, 상기 단점을 회피하며, 특히 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에 사용될 때 투명 상태와 멀티-컬러 또는 반투명 상태 사이의 전환을 가능하게 하는 전기영동 잉크를 제공하는 것이 관련 기술분야에서 요구되고 있다. 게다가, 전기영동 디스플레이에 사용될 때, 높은 휘도를 가질 뿐만 아니라 넓은 컬러 스펙트럼을 다루는, 즉 모든 픽셀이 적색, 녹색 및 청색을 갖는 것인 전기영동 잉크를 제공하는 것이 바람직하다. 더욱이, e-잉크를 포함하는 디스플레이 상의 이미지는 모든 전력원이 제거된 경우에도 일정 시간, 바람직하게는 수초 동안 유지되는 것이 바람직하다. 즉, 1초 초과, 바람직하게는 2초 초과, 가장 바람직하게는 5초 초과의 쌍안정성을 갖는 쌍안정성 전기영동 잉크를 제공하는 것이 바람직하고, 따라서 전기영동 잉크 물질의 충분히 빠른 재배향을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기영동 잉크, 특히 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에 사용될 수 있는 전기영동 잉크를 제공하는 것이다. 게다가, 본 발명의 목적은 스마트 윈도우 적용에서 투명 상태와 반투명 상태와 불투명 상태 사이의 전환을 가능하게 하는 전기영동 잉크를 제공하는 것이다. 게다가, 본 발명의 목적은 e-디스플레이 적용에서 화이트 상태와 블랙 상태와 멀티-컬러 상태 사이의 전환을 가능하게 하는 전기영동 잉크를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 e-디스플레이에서 높은 휘도를 제공하는 전기영동 잉크를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 넓은 컬러 스펙트럼을 다루는 전기영동 잉크를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 1초 초과, 바람직하게는 2초 초과, 가장 바람직하게는 5초 초과의 쌍안정성을 제공하고 따라서 전기영동 잉크 물질의 충분히 빠른 재배향을 가능하게 하는 전기영동 잉크를 제공하는 것이다.
상기 및 다른 목적은 본 발명의 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 제1 측면에 따르면, 전기영동 잉크가 제공된다. 전기영동 잉크는 하기를 포함한다:
a) 적어도 1종의 캐리어 유체,
b) 적어도 1종의 캐리어 유체에 분산된 안료 입자, 및
c) 하기를 포함하는 전하 제어제의 혼합물:
i) 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민, 및
ii) 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄, 및
d) 적어도 1종의 표면-처리된 실리카.
본 발명자들은 놀랍게도, 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크, 즉 적어도 1종의 캐리어 유체, 캐리어 유체에 분산된 안료 입자, 및 전하 제어제의 정의된 혼합물 및 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 포함하는 전기영동 잉크가 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에 전기영동 잉크로서 사용될 수 있으며, 투명 상태와 멀티-컬러 또는 반투명 상태 사이의 전환을 가능하게 한다는 것을 발견하였다. 게다가, 전기영동 잉크는 높은 휘도를 가지며, 넓은 컬러 스펙트럼을 다룬다. 게다가, 전기영동 잉크는 2초 초과 동안, 즉, 5초 초과의 쌍안정성이고, 따라서 전기영동 잉크 물질의 충분히 빠른 재배향을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전기영동 잉크를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
a) 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 캐리어 유체를 제공하는 단계,
b) 본원에 정의된 바와 같은 안료 입자를 제공하는 단계,
c) 임의로, 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 분산제를 제공하는 단계,
d) 본원에 정의된 바와 같은 전하 제어제의 혼합물을 제공하는 단계,
e) 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 제공하는 단계, 및
f) 단계 a)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 단계 b)의 안료 입자, 단계 c)의 임의적인 분산제, 단계 d)의 전하 제어제의 혼합물 및 단계 e)의 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 조합하는 단계.
본 발명의 추가 측면에 따르면, a) 적어도 하나가 투명한, 상부 층 및 하부 층, 및 b) 상부 층과 하부 층 사이에 개재된 셀의 어레이로서, 셀은 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된 것인 셀의 어레이를 포함하는 전기영동 디스플레이가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, a) 상부 층 및 하부 층이 투명한, 상부 층 및 하부 층, 및 b) 상부 층과 하부 층 사이에 개재된 셀의 어레이로서, 셀은 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된 것인 셀의 어레이를 포함하는 스마트 윈도우가 제공된다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에서의 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크의 용도가 제공된다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 전기영동 잉크의 쌍안정성을 개선시키기 위한, 바람직하게는 본원에 정의된 바와 같은 전하 제어제의 혼합물과의 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 용도가 제공된다.
본 발명의 전기영동 잉크의 유리한 실시양태는 상응하는 종속항에서 정의된다.
한 실시양태에 따르면, 적어도 1종의 캐리어 유체는 지방족 탄화수소, 할로겐화된 알칸, 실리콘 오일 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에 따르면, 안료 입자는 착색 안료, 효과 안료, 전기 전도성 안료, 자기 차폐 안료, 형광 안료, 체질 안료, 부식방지 안료, 유기 안료, 무기 안료 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에 따르면, 전기영동 잉크는 적어도 1종의 분산제를 포함하며, 바람직하게는 적어도 1종의 분산제는 하기 화학식 (I)의 것이다:
Figure pct00001
여기서 p+q는 30 내지 200 범위의 정수이고, n+m은 5 내지 50 범위의 정수이고, X-는 1가 유기 또는 무기 산의 음이온이고, R1은 C4-C22-선형 또는 분지형 알킬 기이고, R2는 C1-C12-포함 기이다.
한 실시양태에 따르면, 전하 제어제의 혼합물은 i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민 및 ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 1:10 내지 1:1.5, 바람직하게는 1:8 내지 1:1.8, 가장 바람직하게는 1:5 내지 1:2 범위의 중량비 [i)/ii)]로 포함한다.
또 다른 실시양태에 따르면, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이다.
또 다른 실시양태에 따르면, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 하기 화합물이다:
하기 화학식 (IIa)의 화합물:
Figure pct00002
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수임, 및/또는
하기 화학식 (IIb)의 화합물:
Figure pct00003
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고, y는 0 내지 12 범위의 정수임, 및/또는
하기 화학식 (IIc)의 화합물:
Figure pct00004
한 실시양태에 따르면, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (III)의 화합물이다:
Figure pct00005
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온 및 에틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에 따르면, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (IV)의 화합물이다:
Figure pct00006
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온 및 에틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에 따르면, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 i) 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카이고/거나, ii) 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 총 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 22 wt% 범위의 양으로 산화알루미늄을 포함하고/거나, iii) 실란 및/또는 그의 반응 생성물, 실록산 및/또는 그의 반응 생성물, 실라잔 및/또는 그의 반응 생성물, 실리콘 오일 및/또는 그의 반응 생성물, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 규소-함유 화합물을 포함하는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 표면 상의 처리 층을 포함한다.
한 실시양태에 따르면, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 i) 4 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 180 nm, 가장 바람직하게는 5 내지 150 nm의 중량 중앙 입자 크기 d50, 및/또는 ii) 질소 및 ISO 9277에 따른 BET법을 사용하여 측정시 10 내지 400 m2/g, 바람직하게는 25 내지 350 m2/g, 가장 바람직하게는 30 내지 300 m2/g의 비표면적 (BET)을 갖는다.
하기에서, 본 발명의 방법의 세부사항 및 바람직한 실시양태가 더욱 상세히 기재될 것이다. 이들 기술적 세부사항 및 실시양태는 또한 본 발명의 생성물 및 용도에도 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
발명의 상세한 설명
전기영동 잉크는 하기를 포함한다:
a) 적어도 1종의 캐리어 유체,
b) 적어도 1종의 캐리어 유체에 분산된 안료 입자, 및
c) 하기를 포함하는 전하 제어제의 혼합물:
i) 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민, 및
ii) 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄, 및
d) 적어도 1종의 표면-처리된 실리카.
따라서, 전기영동 잉크의 하나의 필수 성분은 적어도 1종의 캐리어 유체이다.
용어 "적어도 1종"은 캐리어 유체가 1종 이상의 캐리어 유체(들)를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 캐리어 유체는 1종의 캐리어 유체를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 캐리어 유체는 2종 이상의 캐리어 유체를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 캐리어 유체는 2 또는 3종의 캐리어 유체를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 다시 말해서, 적어도 1종의 캐리어 유체가 2종 이상의 캐리어 유체를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어지면, 적어도 1종의 캐리어 유체는 상이한 캐리어 유체의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
적어도 1종의 캐리어 유체가 상이한 캐리어 유체의 혼합물이면, 혼합물은 2 내지 5종의 캐리어 유체를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 캐리어 유체의 혼합물은 2 또는 3종의 캐리어 유체를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
바람직하게는, 적어도 1종의 캐리어 유체는 1종의 캐리어 유체를 포함하며, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다.
예를 들어, 적어도 1종의 캐리어 유체는, 예를 들어, 약 4 이하, 예컨대 0.5 내지 2 범위의 낮은 유전 상수를 갖는다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 캐리어 유체는 이온을 실질적으로 함유하지 않는다.
적합한 캐리어 유체는 지방족 탄화수소, 할로겐화된 알칸, 실리콘 오일 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
지방족 탄화수소의 예는 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 헥산, 시클로헥산, 파라핀계 용매 예컨대 이소파르(ISOPAR)™ (엑손(Exxon)), 노르파르(NORPAR)™ (엑손), 쉘-졸(SHELL-SOL)™ (쉘(Shell)) 및 졸-트롤(SOL-TROL)™ (쉘) 시리즈를 포함한다. 적어도 1종의 캐리어 유체로서의 지방족 탄화수소의 사용은 그의 우수한 유전 강도 및 비반응성으로 인해 유리하다.
지방족 탄화수소는 바람직하게는 약 4 이하, 예컨대 0.5 내지 2 범위의 유전 상수를 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 지방족 탄화수소는 1.4 내지 1.5 범위, 예컨대 1.4 내지 1.45 범위의 굴절률을 갖는다.
한 실시양태에서, 지방족 탄화수소는 바람직하게는 0.6 내지 0.8 gcm-3 범위, 예컨대 0.7 내지 0.8 gcm-3 범위의 밀도를 갖는다.
할로겐화된 알칸은 부분 또는 완전 할로겐화된 알칸을 포함할 수 있다. 예를 들어, 할로겐화된 알칸은 테트라플루오로디브로모에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 사염화탄소 및 그의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 군으로부터 선택된다.
할로겐화된 알칸은 바람직하게는 약 4 이하, 예컨대 1.5 내지 2 범위의 유전 상수를 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 할로겐화된 알칸은 약 1.4 이하, 예컨대 1.3 내지 1.4 범위의 굴절률을 갖는다.
한 실시양태에서, 할로겐화된 알칸은 바람직하게는 1.0 내지 1.9 gcm-3 범위, 예컨대 1.3 내지 1.8 gcm-3 범위의 밀도를 갖는다.
실리콘 오일의 예는 옥타메틸 시클로실록산, 폴리(메틸 페닐 실록산), 헥사메틸디실록산, 폴리디메틸실록산 및 그의 혼합물을 포함한다.
실리콘 오일은 바람직하게는 약 3 이하, 예컨대 2 내지 2.8 범위의 유전 상수를 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 실리콘 오일은 1.45 이하, 예컨대 1.4 내지 1.45 범위의 굴절률을 갖는다.
한 실시양태에서, 실리콘 오일은 바람직하게는 0.8 내지 1.0 gcm-3 범위, 예컨대 0.9 내지 1.0 gcm-3 범위의 밀도를 갖는다.
전기영동 잉크는 바람직하게는, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 30 내지 95 중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 94.5 중량%, 가장 바람직하게는 50 내지 94 중량% 범위의 양으로 적어도 1종의 캐리어 유체를 포함한다.
전기영동 잉크가 적어도 1종의 캐리어 유체에 분산된 안료 입자를 포함하는 것이 본 발명의 추가의 요건이다.
전기영동 잉크는 바람직하게는 표면 관능화를 갖는 안료 예컨대 캡슐화된 안료 및/또는 표면-그라프팅된 안료를 함유하지 않는 것으로 인지된다.
한 실시양태에서, 안료 입자는 1 종류의 안료 입자를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 안료 입자는 2 종류 이상의 안료 입자를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 안료 입자는 2 또는 3 종류의 안료 입자를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
바람직하게는, 안료 입자는 1 종류의 안료 입자를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
한 실시양태에서, 안료 입자는 착색 안료, 효과 안료, 전기 전도성 안료, 자기 차폐 안료, 형광 안료, 체질 안료, 부식방지 안료, 유기 안료, 무기 안료 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 안료 입자는 착색 안료이다.
안료 입자가 착색 안료이면, 안료 입자는 바람직하게는 블랙 안료 입자, 시안 안료 입자, 마젠타 안료 입자, 옐로우 안료 입자 및 그의 혼합물로부터 선택된다.
안료 입자, 바람직하게는 착색 안료, 가장 바람직하게는 블랙 안료 입자, 시안 안료 입자, 마젠타 안료 입자, 옐로우 안료 입자 및 그의 혼합물로부터 선택된 안료 입자가 관련 기술분야에 일반적으로 널리 공지되어 있고, 따라서 본 출원에 보다 상세히 기재될 필요는 없다는 것이 인지된다. 게다가, 제조되는 생성물에 적합하게 사용되는 것으로 널리 공지된 모든 안료 입자가 본 발명의 전기영동 잉크에 사용될 수 있다.
블랙 안료 입자는 바람직하게는 하기 화학식 (a) 및/또는 화학식 (b)의 안료 입자로부터 선택된다:
Figure pct00007
보다 바람직하게는, 블랙 안료 입자는 화학식 (a) 또는 화학식 (b)의 안료 입자로부터 선택된다.
시안 안료 입자는 바람직하게는 하기 화학식 (c) 및/또는 화학식 (d)의 안료 입자로부터 선택된다:
Figure pct00008
보다 바람직하게는, 시안 안료 입자는 화학식 (c) 또는 화학식 (d)의 안료 입자로부터 선택된다.
마젠타 안료 입자는 바람직하게는 하기 화학식 (e) 및/또는 화학식 (f) 및/또는 화학식 (g)의 안료 입자로부터 선택된다:
Figure pct00009
보다 바람직하게는, 마젠타 안료 입자는 화학식 (e) 또는 화학식 (f) 또는 화학식 (g)의 안료 입자로부터 선택된다.
옐로우 안료 입자는 바람직하게는 하기 화학식 (h) 및/또는 화학식 (i) 및/또는 화학식 (j) 및/또는 화학식 (k)의 안료 입자로부터 선택된다:
Figure pct00010
보다 바람직하게는, 옐로우 안료 입자는 화학식 (h) 또는 화학식 (i) 또는 화학식 (j) 또는 화학식 (k)의 안료 입자로부터 선택된다.
또한 DPP 레드 및 할로겐화 프탈로시아닌이 안료 입자로서 사용될 수 있는 것으로 인지된다.
바람직하게는 안료 입자는 ≤ 100 nm, 바람직하게는 ≤ 75 nm, 가장 바람직하게는 ≤ 50 nm의 입자 크기 d50을 갖는다. 값 d50은 중량 중앙 입자 크기를 지칭하며, 즉 모든 입자의 50 중량%가 이 입자 크기보다 더 크거나 또는 더 작다. 입자 크기는 동적 광 산란 또는 TEM을 사용함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 입자 크기는 말번 인스트루먼츠 리미티드(Malvern Instruments Ltd.)의 제타사이저 나노(Zetasizer Nano)를 사용함으로써 결정될 수 있다.
전기영동 잉크는 바람직하게는, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 13 중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 10 중량% 범위의 양으로 안료 입자를 포함한다.
한 실시양태에서, 안료 입자는 침강을 회피하기 위해 적어도 1종의 분산제를 사용함으로써 적어도 1종의 캐리어 유체에 분산된다.
따라서, 전기영동 잉크는 바람직하게는 적어도 1종의 분산제를 포함한다.
적어도 1종의 분산제는 전기영동 디스플레이에 사용되는 전기영동 잉크를 위한 관련 기술분야에 공지된 임의의 분산제일 수 있다.
적어도 1종의 분산제는 1종의 분산제를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 분산제는 2종 이상의 분산제를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 분산제는 2 또는 3종의 분산제를 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
바람직하게는, 적어도 1종의 분산제는 1종의 분산제를 포함하며, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다.
예를 들어, 적어도 1종의 분산제는 하기 화학식 (I)의 화합물이다:
Figure pct00011
여기서 p+q는 30 내지 200 범위의 정수이고, n+m은 5 내지 50 범위의 정수이고, X-는 1가 유기 또는 무기 산의 음이온이고, R1은 C4-C22-선형 또는 분지형 알킬 기이고, R2는 C1-C12-포함 기이다.
본 출원의 의미에서 화학식 (I)에서의 용어 "블록"은 상기 용어의 양쪽으로의 단량체의 공간적 분리를 지시한다. 즉, p 및 q 요소의 단량체가 블록 공중합체를 형성하고, n 및 m 요소의 단량체가 또 다른 블록 공중합체를 형성하며, 여기서 용어 "블록"은 상기 블록의 분리를 나타낸다.
R1은 C4-C22-선형 또는 분지형 알킬 기인 것으로 인지된다.
본원에 사용된 용어 "알킬"은 직쇄 알킬 기 및 분지쇄 알킬 기를 포함한, 포화 지방족 기의 라디칼이며, 여기서 이러한 직쇄 및 분지쇄 알킬 기는 각각, 예를 들어 히드록실 기로 임의로 치환될 수 있다.
따라서, R1은 C4-C22 선형 또는 분지형 알킬 예컨대 치환 또는 비치환된 C4-C22 선형 또는 분지형 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 R1은 C6-C20 선형 또는 분지형 알킬 예컨대 치환 또는 비치환된 C6-C20 선형 또는 분지형 알킬이며, 보다 더 바람직하게는 R1은 C8-C18 선형 또는 분지형 알킬 예컨대 치환 또는 비치환된 C8-C18 선형 또는 분지형 알킬이며, 가장 바람직하게는 R1은 C10-C16 선형 또는 분지형 알킬 예컨대 치환 또는 비치환된 C10-C16 선형 또는 분지형 알킬이다.
한 실시양태에서, R1은 비치환된 C4-C22 선형 알킬, 바람직하게는 비치환된 C6-C20 선형 알킬, 보다 더 바람직하게는 비치환된 C8-C18 선형 알킬, 가장 바람직하게는 비치환된 C10-C16 선형 알킬이다.
본원에 사용된 용어 "C1-C12-포함 기"는 비치환 또는 치환된 직쇄 알킬 기 및 비치환 또는 치환된 분지쇄 알킬 기 및 비치환 또는 치환된 방향족 기, 바람직하게는 치환된 방향족 기를 포함한, 비치환 또는 치환된 포화 지방족 또는 방향족 기의 라디칼이다.
따라서, R2는 C1-C12-알킬 예컨대 비치환된, 선형 또는 분지형 C1-C12-알킬일 수 있으며, 바람직하게는 R2는 C2-C10-알킬 예컨대 비치환된, 선형 또는 분지형 C2-C10-알킬이며, 보다 바람직하게는 R2는 C2-C9-알킬 예컨대 비치환된, 선형 또는 분지형 C2-C9-알킬이며, 보다 더 바람직하게는 R2는 C2-C8-알킬 예컨대 비치환된, 선형 또는 분지형 C2-C8-알킬이다. 대안적으로, R2는 C1-C12-알킬 예컨대 치환된, 선형 또는 분지형 C1-C12-알킬일 수 있으며, 바람직하게는 R2는 C2-C10-알킬 예컨대 치환된, 선형 또는 분지형 C2-C10-알킬이며, 보다 바람직하게는 R2는 C2-C9-알킬 예컨대 치환된, 선형 또는 분지형 C2-C9-알킬이며, 보다 더 바람직하게는 R2는 C2-C8-알킬 예컨대 치환된, 선형 또는 분지형 C2-C8-알킬, 예를 들어 부분 또는 완전 할로겐화된, 예컨대 염소화된 선형 또는 분지형 C2-C8-알킬이다.
예를 들어, R2는 비치환된, 선형 C1-C12-알킬, 바람직하게는 비치환된, 선형 C2-C10-알킬, 보다 바람직하게는 비치환된, 선형 C2-C9-알킬, 보다 더 바람직하게는 비치환된, 선형 C2-C8-알킬이다.
한 실시양태에서, R2는 비치환된 방향족 C6-C12-기이며, 바람직하게는 R2는 비치환된 방향족 C6-C10-기이며, 보다 바람직하게는 R2는 비치환된 방향족 C6- 또는 C7-기, 예를 들어 페닐 또는 벤질 기이다. 대안적으로, R2는 치환된 방향족 C6-C12-기이며, 바람직하게는 R2는 치환된 방향족 C6-C10-기이며, 보다 바람직하게는 R2는 치환된 방향족 C6- 또는 C7-기, 예를 들어 할로겐화된, 예컨대 염소화된 페닐, 메틸페닐 또는 벤질 기, 예를 들어 3-클로로-4-메틸페닐 기 또는 3-클로로-5-메틸페닐 기이다.
안료 입자에 대한 분산제의 친화도를 증가시키기 위해, R2는 치환된 방향족 C6-C12-기인 것이 유리하다.
X-는 1가 유기 또는 무기 산의 음이온인 것으로 인지된다. 예를 들어, X-는 1가 무기 산의 음이온 예컨대 클로라이드, 브로마이드 또는 아이오다이드이다. 한 실시양태에서, X-는 브로마이드 또는 아이오다이드이다
안료 입자에 대한 분산제의 친화도와 캐리어 유체에 대한 분산제의 친화도 사이의 우수한 균형을 수득하기 위해서는 블록의 특정한 비가 유리하다. 따라서, p+q의 합계가 30 내지 200 범위의 정수이고, n+m의 합계가 5 내지 50 범위의 정수인 것이 본 발명의 하나의 요건이다.
한 실시양태에서, p+q의 합계는 50 내지 150 범위의 정수, 바람직하게는 50 내지 125 범위의 정수, 가장 바람직하게는 50 내지 100 범위의 정수이다.
p는 바람직하게는 45 내지 60 범위의 정수인 것으로 인지된다. 추가적으로, q는 바람직하게는 15 내지 30 범위의 정수이다.
한 실시양태에서, n+m의 합계는 5 내지 40 범위의 정수, 바람직하게는 5 내지 30 범위의 정수, 가장 바람직하게는 5 내지 20 범위의 정수이다.
한 실시양태에서, n은 바람직하게는 0 내지 5 범위의 정수이다. 추가적으로, m은 6 내지 11 범위의 정수이다. 예를 들어, n은 0이고, m은 11이다.
전기영동 잉크는 적어도 1종의 분산제를, 존재하는 경우에, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량%, 보다 바람직하게는 0.15 내지 1.3 중량%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 1.0 중량% 범위의 양으로 포함한다.
적어도 1종의 분산제가 본 발명의 전기영동 잉크의 상승작용제와 조합하여 사용될 수 있는 것으로 인지된다. 통상의 기술자에게 용어 "상승작용제"의 의미는 공지되어 있고, 따라서 본 출원에 상기 용어를 보다 상세히 기재할 필요는 없다. 따라서, 제조되는 생성물에 적합하게 사용되는 것으로 널리 공지된 임의의 상승작용제가 본 발명의 전기영동 잉크에 사용될 수 있다.
적어도 1종의 분산제는 바람직하게는 본 발명의 전기영동 잉크의 상승작용제와 조합하여 사용된다. 한 실시양태에서, 적어도 1종의 분산제는 본 발명의 전기영동 잉크에서 상승작용제 및 안료 입자와 조합하여 사용된다.
멀티-컬러 상태와 투명 상태 사이의 전환을 달성하기 위해, 전기영동 잉크는 전하 제어제의 특정한 혼합물을 포함하는 것이 필수적이다.
따라서, 전하 제어제의 혼합물이 하기를 포함하는 것이 본 발명의 하나의 요건이다:
i) 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민, 및
ii) 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄.
한 실시양태에서, 전하 제어제의 혼합물은 하기로 이루어진다:
i) 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민, 및
ii) 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄.
본 발명의 의미에서 용어 "반대이온"은 전기적 중성을 유지하기 위해 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄에 수반되는 1가 또는 2가 음이온, 바람직하게는 1가 음이온을 지칭한다. 바람직하게는, 반대이온은 할라이드 또는 유기 술페이트로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 반대이온은 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 할라이드 또는 유기 술페이트이다.
바람직하게는, 전하 제어제의 혼합물은 i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민 및 ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 1:10 내지 1:1.5, 바람직하게는 1:8 내지 1:1.8, 가장 바람직하게는 1:5 내지 1:2 범위의 중량비 [i)/ii)]로 포함한다.
용어 "적어도 1종"은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 1종 이상의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 2종 이상의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 2 또는 3종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 다시 말해서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 2종 이상의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어지면, 이는 상이한 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 상이한 화합물의 혼합물이면, 혼합물은 2 내지 5종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 혼합물은 2 또는 3종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민(들) 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
대안적 실시양태에서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
대안적 실시양태에서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
특히 우수한 결과는 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하는 경우에 수득된다. 따라서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 화합물의 혼합물이면, 혼합물은 바람직하게는 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 혼합물은 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함한다. 대안적으로, 혼합물은 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함하며, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다.
컬러 상태와 투명 상태 사이의 전환과 관련하여 수득되는 특히 우수한 결과의 관점에서, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 바람직하게는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이다.
i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 바람직하게는 하기 화합물인 것으로 인지된다:
하기 화학식 (IIa)의 화합물:
Figure pct00012
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수임, 및/또는
하기 화학식 (IIb)의 화합물:
Figure pct00013
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고, y는 0 내지 12 범위의 정수임, 및/또는
하기 화학식 (IIc)의 화합물:
Figure pct00014
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수임.
예를 들어, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민은 바람직하게는 하기 화학식 (IIa)의 화합물이다:
Figure pct00015
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이며, 바람직하게는 x는 9 내지 15 범위의 정수이며, 보다 바람직하게는 x는 10 내지 13 범위의 정수이며, 가장 바람직하게는 x는 10 또는 12이다.
추가적으로 또는 대안적으로, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민은 바람직하게는 하기 화학식 (IIb)의 화합물이다:
Figure pct00016
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y는 0 내지 12 범위의 정수이며, 바람직하게는 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y는 0 내지 9 범위의 정수이며, 보다 바람직하게는 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y는 0 내지 7 범위의 정수이며, 가장 바람직하게는 x는 10 또는 12이고, y는 1 내지 5 범위의 정수이며, 예를 들어 y는 2 내지 4 범위의 정수 예컨대 3이다.
추가적으로 또는 대안적으로, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 바람직하게는 하기 화학식 (IIc)의 화합물이다:
Figure pct00017
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이며, 바람직하게는 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 9 범위의 정수이며, 보다 바람직하게는 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 7 범위의 정수이며, 가장 바람직하게는 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 서로 독립적으로 1 내지 5 범위의 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 서로 독립적으로 2 내지 4 범위의 정수 예컨대 3이다.
바람직하게는, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 화학식 (IIc)의 화합물이다.
i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민은 5 내지 15 mPas 범위, 바람직하게는 8 내지 12 mPas 범위의 점도를 갖는 것으로 인지된다. 점도는 브룩필드 점도계를 사용함으로써 결정되었으며; 샘플은 작업 동안 25℃ ± 2℃로 유지되었다.
게다가, 전하 제어제의 혼합물은 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 포함하는 것이 요구된다.
용어 "적어도 1종"은 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄이 1종 이상의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 2종 이상의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 2 또는 3종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 다시 말해서, 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄이 2종 이상의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어지면, 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 상이한 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄(들)의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄이 상이한 화합물의 혼합물이면, 혼합물은 2 내지 5종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들어, 혼합물은 2 또는 3종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄(들)을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진다.
바람직하게는, 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄이다.
한 실시양태에서, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (III)의 화합물이다:
Figure pct00018
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (III)의 화합물이다:
Figure pct00019
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
대안적으로, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (III)의 화합물이다:
Figure pct00020
여기서 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 9 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (III)의 화합물이다:
Figure pct00021
여기서 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y 및 z는 0 내지 7 범위의 동일한 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (III)의 화합물이다:
Figure pct00022
여기서 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 1 내지 5 범위의 동일한 정수이며, 바람직하게는 y 및 z는 2 내지 4 범위의 동일한 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 3이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
대안적 실시양태에서, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (IV)의 화합물이다:
Figure pct00023
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (IV)의 화합물이다:
Figure pct00024
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
대안적으로, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (IV)의 화합물이다:
Figure pct00025
여기서 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 9 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (IV)의 화합물이다:
Figure pct00026
여기서 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y 및 z는 0 내지 7 범위의 동일한 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 하기 화학식 (IV)의 화합물이다:
Figure pct00027
여기서 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 1 내지 5 범위의 동일한 정수이며, 바람직하게는 y 및 z는 2 내지 4 범위의 동일한 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 3이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄은 300 내지 400 mPas 범위, 바람직하게는 330 내지 360 mPas 범위의 점도를 갖는 것으로 인지된다. 점도는 브룩필드 점도계를 사용함으로써 결정되었으며; 샘플은 작업 동안 25℃ ± 2℃로 유지되었다.
따라서, 전하 제어제의 혼합물이 하기를 포함하며, 바람직하게는 하기로 이루어지는 것이 바람직하다:
i) 화학식 (IIa) 및/또는 화학식 (IIb) 및/또는 화학식 (IIc)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민
및
ii) 하기 화학식 (III)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00028
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨, 또는
iii) 하기 화학식 (IV)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00029
여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨.
바람직하게는, 전하 제어제의 혼합물은 하기를 포함하며, 바람직하게는 하기로 이루어진다:
i) 하기 화학식 (IIc)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민:
Figure pct00030
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수임, 및
ii) 하기 화학식 (III)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00031
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨, 또는
iii) 하기 화학식 (IV)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00032
여기서 x는 7 내지 17 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨.
바람직하게는, 전하 제어제의 혼합물은 하기를 포함하며, 바람직하게는 하기로 이루어진다:
i) 하기 화학식 (IIc)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민:
Figure pct00033
여기서 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 9 범위의 정수임, 및
ii) 하기 화학식 (III)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00034
여기서 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 9 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨, 또는
iii) 하기 화학식 (IV)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00035
여기서 x는 9 내지 15 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 9 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨.
보다 바람직하게는, 전하 제어제의 혼합물은 하기를 포함하며, 바람직하게는 하기로 이루어진다:
i) 하기 화학식 (IIc)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민:
Figure pct00036
여기서 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 7 범위의 정수임,
및
ii) 하기 화학식 (III)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00037
여기서 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y 및 z는 0 내지 7 범위의 동일한 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨, 또는
iii) 하기 화학식 (IV)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00038
여기서 x는 10 내지 13 범위의 정수이고, y 및 z는 0 내지 7 범위의 동일한 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨.
가장 바람직하게는, 전하 제어제의 혼합물은 하기를 포함하며, 바람직하게는 하기로 이루어진다:
i) 하기 화학식 (IIc)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민:
Figure pct00039
여기서 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 서로 독립적으로 1 내지 5 범위의 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 서로 독립적으로 2 내지 4 범위의 정수 예컨대 3임, 및
ii) 하기 화학식 (III)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00040
여기서 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 1 내지 5 범위의 동일한 정수이며, 바람직하게는 y 및 z는 2 내지 4 범위의 동일한 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 3이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨, 또는
iii) 하기 화학식 (IV)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00041
여기서 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 1 내지 5 범위의 동일한 정수이며, 바람직하게는 y 및 z는 2 내지 4 범위의 동일한 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 3이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온, 에틸술페이트 음이온, 프로필술페이트 음이온 및 부틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨.
전하 제어제의 혼합물과 관련하여, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 x가 동일하고/거나, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 y가 동일하고/거나, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 z가 동일한 것이 바람직하다. 예를 들어, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 x는 동일하고, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 y는 동일하고, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 z는 동일하다. 대안적으로, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 x는 동일하거나, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 y는 동일하거나, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 z는 동일하다.
한 실시양태에서, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 x는 동일하거나, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 y는 동일하고, 화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 z는 동일하다.
화학식 (IIc) 및 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)에서의 y 및 z가 동일한 것이 특히 바람직하다.
한 실시양태에서, 전하 제어제의 혼합물은 하기를 포함하며, 바람직하게는 하기로 이루어진다:
i) 하기 화학식 (IIc)의 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민:
Figure pct00042
여기서 x는 10 또는 12이고, y 및 z는 서로 독립적으로 1 내지 5 범위의 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 서로 독립적으로 2 내지 4 범위의 정수 예컨대 3임, 및
ii) 하기 화학식 (III)의 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00043
여기서 x는 10이고, y 및 z는 1 내지 5 범위의 동일한 정수이며, 바람직하게는 y 및 z는 2 내지 4 범위의 동일한 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 3이고, X-는 아이오다이드 또는 메틸술페이트 음이온임, 및/또는
iii) 하기 화학식 (III)의 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄:
Figure pct00044
iv) 여기서 x는 12이고, y 및 z는 1 내지 5 범위의 동일한 정수이며, 바람직하게는 y 및 z는 2 내지 4 범위의 동일한 정수이며, 예를 들어 y 및 z는 3이고, X-는 아이오다이드 또는 메틸술페이트 음이온임.
전기영동 잉크는, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5 내지 40 중량%의 양으로, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량%의 양으로 전하 제어제의 혼합물을 포함한다.
예를 들어, 전기영동 잉크는, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 5 내지 40 중량%의 양으로, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량%의 양으로 반대이온을 포함하는 전하 제어제의 혼합물을 포함한다.
한 실시양태에서, 전기영동 잉크는, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 1 내지 12 중량%의 양으로, 보다 바람직하게는 2 내지 8 중량%의 양으로 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민을 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 전기영동 잉크는, 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 5 내지 17 중량%의 양으로, 보다 바람직하게는 7 내지 15 중량%의 양으로 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 포함한다.
전기영동 잉크에서 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄의 양은 바람직하게는 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민의 양을 초과하는 것으로 인지된다.
바람직하게는, 전기영동 잉크는 i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민 및 ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 1:10 내지 1:1.5, 바람직하게는 1:8 내지 1:1.8, 가장 바람직하게는 1:5 내지 1:2 범위의 중량비 [i)/ii)]로 포함한다.
본 발명자들은 놀랍게도, 전기영동 잉크의 쌍안정성을 15초 초과로 개선시키고 따라서 e-잉크를 포함하는 디스플레이의 전력 소비를 감소시키기 위해서는, 전기영동 잉크가 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 포함해야 한다는 것을 밝혀냈다.
따라서, 전기영동 잉크의 또 다른 본질적 성분은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카이다.
본 발명의 의미에서 용어 "표면-처리된 실리카"는 예컨대 (적어도 일부의) 실리카의 표면 상의 처리 층을 수득하기 위해 표면 처리제와 접촉된 실리카를 지칭한다.
따라서, 본 발명의 의미에서 "처리 층"은 표면 처리제 및/또는 그의 반응 생성물을 포함하는, 바람직하게는 그로 이루어진 층을 지칭한다.
용어 "적어도 1종의"는 표면-처리된 실리카가 1종 이상의 표면-처리된 실리카(들)를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 1종의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 2종 이상의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들면, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 2종 또는 3종의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다. 다시 말해서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카가 2종 이상의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진 경우, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 상이한 표면-처리된 실리카의 혼합물을 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다.
용어 "상이한" 표면-처리된 실리카는 상이한 표면 처리제로 (동시에 또는 개별적으로) 표면 처리된 동일한 실리카, 또는 동일한 표면 처리제로 표면 처리된 상이한 실리카 예를 들어, 비표면적이 상이한 실리카를 지칭하는 것으로 인지된다.
본 발명의 의미에서 용어 상이한 표면 처리제로 "동시에" 표면 처리된은 동일한 실리카가, 실리카가 동일한 처리 층에 상이한 표면 처리제를 포함하도록 표면 처리된다는 것을 의미한다.
본 발명의 의미에서 용어 상이한 표면 처리제로 "개별적으로" 표면 처리된은 동일한 실리카가, 실리카가 상이한 처리 층에 즉 실리카의 상이한 입자 상에 상이한 표면 처리제를 포함하도록 표면 처리된다는 것을 의미한다.
표면-처리된 실리카는 상이한 표면 처리제로 바람직하게는 동시에 표면 처리된다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카가 상이한 표면-처리된 실리카의 혼합물인 경우, 혼합물은 2 내지 5종의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다. 예를 들면, 표면-처리된 실리카의 혼합물은 2 또는 3종의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 바람직하게는 그로 이루어진다.
바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 1종의 표면-처리된 실리카를 포함하고, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 2종의 상이한 표면-처리된 실리카의 혼합물을 포함하고, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 적어도 1종의 캐리어 유체에 분산된 안료 입자로 간주되지 않으며, 따라서 또한 전기영동 잉크에 존재하는 안료 입자의 양으로 계산되지 않는다는 것이 인지된다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카인 것이 바람직하다.
용어 "흄드 실리카"는 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있고, 그의 일반적 의미를 지칭한다. 따라서, 흄드 실리카의 상세한 설명은 필요하지 않다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는 4 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 180 nm, 가장 바람직하게는 5 내지 150 nm의 중량 중앙 입자 크기 d50을 갖는다.
추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는 질소 및 ISO 9277에 따른 BET법을 사용하여 측정시 10 내지 400 m2/g, 바람직하게는 25 내지 350 m2/g, 가장 바람직하게는 30 내지 300 m2/g의 비표면적 (BET)을 갖는다.
따라서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카가
i) 4 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 180 nm, 가장 바람직하게는 5 내지 150 nm의 중량 중앙 입자 크기 d50, 또는
ii) 질소 및 ISO 9277에 따른 BET법을 사용하여 측정시 10 내지 400 m2/g, 바람직하게는 25 내지 350 m2/g, 가장 바람직하게는 30 내지 300 m2/g의 비표면적 (BET)
을 갖는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는
i) 4 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 180 nm, 가장 바람직하게는 5 내지 150 nm의 중량 중앙 입자 크기 d50, 및
ii) 질소 및 ISO 9277에 따른 BET법을 사용하여 측정시 10 내지 400 m2/g, 바람직하게는 25 내지 350 m2/g, 가장 바람직하게는 30 내지 300 m2/g의 비표면적 (BET)
을 갖는다.
적어도 1종의 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 흄드 실리카가 표면-처리된다는 것이 본질적 특색이다. 표면-처리는 특히 쌍안정성을 개선시키고, 따라서 예를 들어 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 표면-처리된 흄드 실리카를 포함하는 e-잉크를 이용한 디스플레이의 전체 전력 소비를 감소시킨다.
유리하게는, 처리 층은 1종 이상의 규소-함유 화합물(들), 바람직하게는 1종 이상의 규소-함유 화합물(들) 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
용어 "반응 생성물"은 실리카를 1종 이상의 규소-함유 화합물(들)과 접촉시킴으로써 수득되는 생성물을 지칭한다. 상기 반응 생성물은 1종 이상의 규소-함유 화합물(들)과 실리카, 바람직하게는 흄드 실리카의 표면에 위치하는 분자 사이에 형성된다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 실란 및/또는 그의 반응 생성물, 실록산 및/또는 반응 생성물, 실라잔 및/또는 그의 반응 생성물, 실리콘 오일 및/또는 그의 반응 생성물, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 규소-함유 화합물을 포함한다.
이러한 화합물은 관련 기술분야에 널리 공지되어 있고, 다양한 공급업체로부터 예를 들어 에보닉 리소스 이피션시 게엠베하(EVONIK Resource Efficiency GmbH)로부터의 에어로실® R 104, 에어로실® R 106, 에어로실® R 208, 에어로실® R 709, 에어로실® R 711, 에어로실® R 805, 에어로실® R 816, 에어로실® R 972, 에어로실® R 974, 에어로실® R 8200, 에어로실® R 812 S, 에어로실® R 976 S, 에어로실® RX 50, 에어로실® RX200, 에어로실® RY50, 에어로실® RY 51, 에어로실® RY 200, 에어로실® NX 90 S 및 에어로실® NX 130으로서 입수가능하다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층이 규소-함유 화합물로서 실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함하는 경우, 실란은 바람직하게는 알킬실란, 알콕시실란, (메트)아크릴실란 및 그의 혼합물로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 알킬실란 및/또는 (메트)아크릴실란을 포함한다.
적합한 실란은 메타크릴실란, 아크릴실란, 도코사닐실란, 옥타데실실란, 헥사데실실란, 도데실실란, 데실실란, 옥틸실란, 헥실실란, 디메틸디클로로실란, 디메톡시디메틸실란, 에틸(트리메톡시)실란, 트리메톡시(프로필)실란, 이소부틸(트리메톡시)실란, [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란, 부틸실란, 프로필실란, 에틸실란, 트리도데실실란, 트리데실실란, 트리옥틸실란, 트리헥실실란, 트리부틸실란, 트리프로필실란, 트리에틸실란, 트리메톡시(옥타데실)실란, 트리에톡시(옥타데실)실란, 헥사데실(트리메톡시)실란, 트리에톡시(헥사데실)실란, 도데실(트리메톡시)실란, 도데실(트리에톡시)실란, 트리메톡시(옥틸)실란, 트리에톡시(옥틸)실란, 메톡시(디메틸)옥틸실란, 헥실(트리메톡시)실란, 트리에톡시(헥실)실란, 부틸(트리메톡시)실란, 부틸(트리에톡시)실란 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 알킬실란 및/또는 그의 반응 생성물을 (동시에 또는 개별적으로) 포함한다.
예를 들면, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 알킬실란, 예컨대 옥타데실실란, 헥사데실실란, 도데실실란, 데실실란, 옥틸실란 또는 헥실실란 및/또는 그의 반응 생성물을 (동시에 또는 개별적으로) 포함한다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층이 (메트)아크릴실란 및 알킬실란을 (동시에 또는 개별적으로) 포함하는 경우, (메트)아크릴실란 (및/또는 그의 반응 생성물) 대 알킬실란 (및/또는 그의 반응 생성물)의 중량비는 바람직하게는 85:15 내지 65:35, 보다 바람직하게는 80:20 내지 70:30이다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은, [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 (및/또는 그의 반응 생성물) 대 알킬실란 (및/또는 그의 반응 생성물)의 중량비가 바람직하게는 85:15 내지 65:35, 보다 바람직하게는 80:20 내지 70:30이 되도록 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 및 알킬실란을 (동시에 또는 개별적으로) 포함한다.
예를 들면, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 옥타데실실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 헥사데실실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 도데실실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 데실실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 옥틸실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 헥실실란 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
다시, 실리카는 (메트)아크릴실란 및 알킬실란으로 동시에 또는 개별적으로 표면 처리될 수 있다. 바람직하게는, 실리카는 (메트)아크릴실란 및 알킬실란으로 동시에 표면 처리된다.
따라서, (메트)아크릴실란 및/또는 그의 반응 생성물 및 알킬실란 및/또는 그의 반응 생성물은 동일한 실리카 상에 즉, 동일한 처리 층에 바람직하게는 동시에 존재한다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층이 규소-함유 화합물로서 실록산 및/또는 그의 반응 생성물을 포함하는 경우, 실록산은 바람직하게는 폴리디알킬실록산이다.
예를 들면 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층이 규소-함유 화합물로서 실록산 및/또는 그의 반응 생성물을 포함하는 경우, 실록산은 바람직하게는 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산 및 그의 혼합물로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 폴리디알킬실록산 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다. 예를 들면, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 폴리디메틸실록산 및/또는 그의 반응 생성물 또는 폴리디에틸실록산 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다. 바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 폴리디메틸실록산 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층이 규소-함유 화합물로서 실라잔 및/또는 그의 반응 생성물을 포함하는 경우, 실라잔은 바람직하게는 헥사메틸디실라잔, 핵사에틸디실라잔 및 그의 혼합물로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 헥사메틸디실라잔 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층은 실리콘 오일 및/또는 그의 반응 생성물을 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 총 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 22 wt% 범위의 양으로 산화알루미늄을 포함한다. 바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 총 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 2 wt% 또는 17 내지 23 wt% 범위의 양으로 산화알루미늄을 포함한다.
한 실시양태에서, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 총 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 22 wt% 범위의 양으로 산화알루미늄을 포함하고, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카의 표면 상의 처리 층을 포함하고, 이는 실란 및/또는 그의 반응 생성물, 실록산 및/또는 반응 생성물, 실라잔 및/또는 그의 반응 생성물, 실리콘 오일 및/또는 그의 반응 생성물, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 규소-함유 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는, 실란 및/또는 그의 반응 생성물, 실록산 및/또는 그의 반응 생성물, 실라잔 및/또는 그의 반응 생성물, 실리콘 오일 및/또는 그의 반응 생성물, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 규소-함유 화합물을 포함하는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 표면 상의 처리 층만을 포함한다. 즉, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카는 0.5 내지 22 wt% 범위의 양으로 산화알루미늄 무함유이고, 바람직하게는 산화알루미늄을 함유하지 않는다.
전기영동 잉크는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카를 전기영동 잉크의 총 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 2 내지 30 wt%, 보다 바람직하게는 5 내지 20 wt%의 양으로 포함한다.
추가로 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 전기영동 잉크를 제조하는 방법에 관한 것이다:
a) 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 캐리어 유체를 제공하는 단계,
b) 본원에 정의된 바와 같은 안료 입자를 제공하는 단계,
c) 임의로, 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 분산제를 제공하는 단계,
d) 본원에 정의된 바와 같은 전하 제어제의 혼합물을 제공하는 단계, 및
e) 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 바람직하게는 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카를 제공하는 단계, 및
f) 단계 a)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 단계 b)의 안료 입자, 단계 c)의 임의적인 분산제, 단계 d)의 전하 제어제의 혼합물 및 단계 e)의 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 조합하는 단계.
조합 단계는 통상의 기술자에게 공지된 임의의 통상적인 조합 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 조합은 단계 a)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 단계 b)의 안료 입자, 단계 c)의 임의적인 분산제, 단계 d)의 전하 제어제의 혼합물 및 단계 e)의 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 혼합함으로써 수행될 수 있다.
한 실시양태에서, 단계 f)는 비드를 사용하여 성분들을 혼합 및 분산시킴으로써 수행된다. 비드는 혼합 및 분산을 위한 관련 기술분야에 공지된 임의의 비드일 수 있다. 바람직하게는, 비드는 이산화지르코늄 비드, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 mm, 예컨대 0.2 내지 0.8 mm의 입자 크기 d50을 갖는 이산화지르코늄 비드이다.
조합 단계 f)는 단계 a)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 단계 b)의 안료 입자, 단계 c)의 임의적인 분산제 및 단계 d)의 전하 제어제의 혼합물을 혼합함으로써 성분의 혼합물을 수득하도록 수행되는 것이 바람직하다. 단계 e)의 적어도 1종의 표면-처리된 실리카는 단계 a)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 단계 b)의 안료 입자, 단계 c)의 임의적인 분산제 및 단계 d)의 전하 제어제의 혼합물의 수득된 혼합물에 후속적으로 첨가된다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 단계 f)에서 수득된 혼합물을 적어도 1종의 캐리어 유체, 및 전하 제어제의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 혼합물과 조합하는 단계 g)를 추가로 포함한다. 이러한 단계는 안료 응집체의 형성을 회피하기 위해 유리하다.
적어도 1종의 캐리어 유체, 및 전하 제어제의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 혼합물은, 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 15 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 32 중량% 범위의 양으로 전하 제어제의 혼합물을 포함한다. 따라서, 적어도 1종의 캐리어 유체, 및 전하 제어제의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 혼합물은, 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 60 내지 85 중량%, 보다 바람직하게는 68 내지 80 중량% 범위의 양으로 적어도 1종의 캐리어 유체를 포함한다.
단계 g)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 및 전하 제어제의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 혼합물 중의 적어도 1종의 캐리어 유체 및 단계 a)에서 제공되는 적어도 1종의 캐리어 유체는 바람직하게는 동일한 것으로 인지된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 단계 g)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 및 전하 제어제의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 혼합물 중의 전하 제어제의 혼합물 및 단계 d)에서 제공되는 전하 제어제의 혼합물은 바람직하게는 동일하다.
상기 방법이 단계 g)를 포함하면, 단계 f)에서 수득된 혼합물 및 적어도 1종의 캐리어 유체, 및 전하 제어제의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 그로 이루어진 혼합물은 바람직하게는, 5:1 내지 1:1, 바람직하게는 3:1 내지 1:1, 가장 바람직하게는 2:1 내지 1:1 범위의 중량비 [단계 f)에서 수득된 혼합물/단계 g)에서 첨가된 혼합물]로 조합된다.
추가로 본 발명은 하기를 포함하는 전기영동 디스플레이에 관한 것이다:
a) 적어도 하나가 투명한, 상부 층 및 하부 층, 및
b) 상부 층과 하부 층 사이에 개재된 셀의 어레이로서, 셀은 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된 것인 셀의 어레이.
바람직한 실시양태에서, 상부 층 및 하부 층은 투명하다.
게다가, 본 발명은 하기를 포함하는 전기영동 스마트 윈도우에 관한 것이다:
a) 상부 층 및 하부 층이 투명한, 상부 층 및 하부 층, 및
b) 상부 층과 하부 층 사이에 개재된 셀의 어레이로서, 셀은 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된 것인 셀의 어레이.
전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우는 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에 대해 통상의 기술자에게 공지된 임의의 통상적인 배열을 가질 수 있다.
전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우의 유리한 배열은 도 1 내지 4에 나타내어진다.
예를 들어, 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우 셀의 상부 층 및 하부 층은, 예를 들어 산화인듐주석 (ITO)의 하나 이상의 층을 사용함으로써, 전기적으로 전도성인 층이다. 바람직하게는, 상부 층 및 하부 층은 투명하며, 보다 바람직하게는 상부 층 및 하부 층은 ITO 코팅된 유리로 만들어진다. 따라서, 상부 층 및 하부 층은 바람직하게는 전기 전도성 층이고, 투명하며, 예를 들어 ITO 코팅된 유리로 만들어진다 (예를 들어 도 1 내지 5 참조). 디스플레이 셀은, 이것이 ITO 코팅된 유리 하부 층에 고정된 반사 층을 포함하도록 배열되는 것으로 인지된다 (도 1 및 4 참조). 이와 달리, 스마트 윈도우 셀은 ITO 코팅된 유리 하부 층에 고정된 반사 층을 함유하지 않는다 (도 2 및 5 참조).
전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우 셀의 상부 층 및 하부 층은 바람직하게는, 이들이 스페이서에 의해 분리되도록 배열된다 (예를 들어 도 1 내지 5 참조). 형성된 셀은 바람직하게는 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된다.
따라서, 한 실시양태에서, 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우 셀의 상부 층 및 하부 층은 ITO 코팅된 유리이며, 스페이서에 의해 분리된다.
전기영동 디스플레이의 한 실시양태에서, 2개 이상의 디스플레이 셀이 서로의 위에 적층된다. 이러한 배열에서, 셀은 바람직하게는 결합제 층에 의해, 서로에 대해, 즉 하나의 셀의 하부층이 또 다른 셀의 상부 층에 연결된다 (예를 들어 도 4 참조). 바람직하게는, 각각의 셀은 동일하거나 상이한 블랙 또는 컬러 전기영동 잉크, 바람직하게는 컬러 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된다.
대안적 실시양태에서, 단일 디스플레이 셀이 제공된다. 이러한 배열에서, 셀은 바람직하게는 블랙 또는 컬러 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된다.
스마트 윈도우의 한 실시양태에서, 2개 이상의 디스플레이 셀이 서로의 위에 적층된다. 이러한 배열에서, 셀은 바람직하게는 결합제 층에 의해, 서로에 대해, 즉 하나의 셀의 하부 층이 또 다른 셀의 상부 층에 연결된다 (예를 들어 도 5 참조). 바람직하게는, 각각의 셀은 동일하거나 상이한 블랙 또는 컬러 전기영동 잉크, 바람직하게는 컬러 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된다.
대안적 실시양태에서, 단일 스마트 윈도우 셀이 제공된다. 이러한 배열에서, 셀은 바람직하게는 블랙 또는 컬러 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된다.
수득되는 매우 우수한 결과의 관점에서, 본 발명은 또한 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에서의 본원에 정의된 바와 같은 전기영동 잉크의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 전기영동 잉크의 쌍안정성을 개선시키기 위한, 바람직하게는 본원에 정의된 바와 같은 전하 제어제의 혼합물과의 본원에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 용도에 관한 것이다. 이와 관련하여, 본 발명자들이 놀랍게도 전기영동 잉크 중 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 존재가 쌍안정성을 15초 초과의 값에 도달하도록 개선시킨다는 것을 밝혀냈다는 것이 주목되어야 한다.
전기영동 잉크, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카 및 전하 제어제의 혼합물과 관련하여, 전기영동 잉크, 적어도 1종의 표면-처리된 실리카, 전하 제어제의 혼합물 및 그의 실시양태를 더욱 상세히 정의하는 경우에 상기 제공된 설명이 참조된다.
본 발명의 범주 및 관심은 본 발명의 특정 실시양태를 예시하도록 의도되며 비제한적인 하기 실시예에 기초하여 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 블랙 또는 컬러 전기영동 잉크를 함유하는 디스플레이 셀의 개략도를 나타낸다.
도 2는 블랙 또는 컬러 전기영동 잉크를 함유하는 스마트 윈도우 셀의 개략도를 나타낸다.
도 3은 위에서 본 디스플레이 또는 스마트 윈도우 셀의 개략도를 나타낸다.
도 4는 컬러 전기영동 잉크를 함유하는 적층된 디스플레이 셀의 개략도를 나타낸다.
도 5는 컬러 전기영동 잉크를 함유하는 적층된 스마트 윈도우 셀의 개략도를 나타낸다.
실시예
하기 물질을 사용한다:
1. 실리카 물질
본 출원에서, 실리카 물질은 벌크의 SiO2의 화학식을 갖는 규소의 산화물로 정의된다. 본 발명에 둘 다 상업적으로 입수가능한 실리카 물질 및 표면-처리된 실리카 물질을 사용하였다.
1.1 상업적으로 입수가능한 실리카 물질
흄드 실리카 분말 (표면적 200-400 m2g-1)을 시그마-알드리치, 뿐만 아니라 에보닉으로부터 수득하였다: 에어로실® 200, 에어로실® 255, 에어로실® 300, 및 에어로실® 380.
하기 표면-처리된 흄드 실리카를 에보닉으로부터 수득하였다: 에어로실® R 104, 에어로실® R 106, 에어로실® R 208, 에어로실® R 709, 에어로실® R 711, 에어로실® R 805, 에어로실® R 816, 에어로실® R 972, 에어로실® R 974, 에어로실® R 8200, 에어로실® R 812 S, 에어로실® R 976 S, 에어로실® RX 50, 에어로실® RX200, 에어로실® RY50, 에어로실® RY 51, 에어로실® RY 200, 에어로실® NX 90 S, 및 에어로실® NX 130.
1.2 방법
표면-처리된 실리카의 중량 중앙 입자 크기 d50을 TEM를 사용하여 측정하였다. 방법 및 기기는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 실리카 또는 다른 안료 물질의 크기를 측정하는데 통상적으로 사용된다.
표면-처리된 실리카의 비표면적 (m2/g 단위)을 ISO 9277:2010에 따른 BET법 및 흡착 기체로서의 질소를 사용하여 측정하였다. 방법은 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 비표면적을 측정하는데 통상적으로 사용된다.
명도를 측정하기 위한 상업적으로 입수가능한 장치를 사용하여 시간 경과에 따라 명도(L*)를 측정하여 쌍안정성을 측정하였다. 방법 및 기기는 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 명도를 측정하는데 통상적으로 사용된다. 특히, 전기영동 잉크로 충전된 디스플레이를 4 내지 30초 동안 +15 V 또는 -15V의 전압 (안료 입자 표면의 전하에 따라)을 인가함으로써 먼저 블랙 상태에서 화이트 상태 (약 71 L*)로 전환시켰다. 이어서, 전압을 스위치 오프하여 디스플레이를 화이트 상태에서 블랙 상태로 다시 전환하고, 7 L*의 명도의 강하에 도달하는데 요구되는 시간을 측정하였다. 7 L*의 명도의 강하에 도달하는데 요구되는 시간은 측정된 쌍안정성에 상응하였다.
반사를 측정하기 위한 상업적으로 입수가능한 장치를 사용하여 화이트 상태뿐만 아니라 블랙 상태에서의 반사를 측정함으로써 콘트라스트를 측정하였다. 방법 및 기기는 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 반사를 측정하는데 통상적으로 사용된다. 특히, 전기영동 잉크가 충전된 디스플레이의 반사를 블랙 상태 및 +15 V 또는 -15V의 전압 (안료 입자 표면의 전하에 따라)을 인가함으로써 수득되는 화이트 상태에서 측정하였다. 화이트 상태와 블랙 상태 사이의 반사 비는 측정된 콘트라스트에 상응한다.
1.3 표면-처리된 실리카
흄드 실리카의 표면에 분자 (소위 "표면 기")를 앵커링함으로써 표면-처리된 실리카 물질을 제조하였다. 표면 처리 과정은 하기 실시예에 제공된다.
실시예 1
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 1.0 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 2
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 400 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 2.0 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 3
흄드 실리카 1 1.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1) 및 흄드 실리카 2 1.0 g (표면적 400 m2g-1)을 혼합하고 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 1.5 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 4
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 1.0 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 5
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 400 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 2.0 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 6
흄드 실리카 1 1.0 g (시그마 알드리치, 표면적 200 m2g-1) 및 흄드 실리카 2 1.0 g (표면적 400 m2g-1)을 혼합하고 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 1.5 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 7
흄드 실리카 2.0 g (시그마 알드리치, 표면적 200 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 0.5 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 0.5 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 8
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 400 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 1.0 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 1.0 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 9
흄드 실리카 1 1.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1) 및 흄드 실리카 2 1.0 g (표면적 400 m2g-1)을 혼합하고 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 0.75 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 0.75 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 10
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 0.75 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 0.25 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 11
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 400 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 1.5 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 0.5 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 12
흄드 실리카 1 1.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1) 및 흄드 실리카 2 1.0 g (표면적 400 m2g-1)을 혼합하고 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 1.125 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 0.375 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 13
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 0.25 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 0.75 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 14
흄드 실리카 2.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 400 m2g-1)을 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 0.5 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 1.5 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
실시예 15
흄드 실리카 1 1.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 200 m2g-1) 및 흄드 실리카 2 1.0 g (시그마-알드리치로부터 수득함, 표면적 400 m2g-1)을 혼합하고 100 mL 에탄올 (95%)에 25℃에서 2시간 동안 분산시키고, 디메톡시디메틸실란, 또는 에틸(트리메톡시)실란, 또는 트리메톡시(프로필)실란, 또는 이소부틸(트리메톡시)실란, 또는 [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 0.375 g을 실리카 분산액에 첨가하였다. 도코사닐실란, 또는 옥타데실실란, 또는 헥사데실실란, 또는 도데실실란, 또는 데실실란, 또는 옥틸실란, 또는 헥실실란 1.125 g을 혼합물에 그 후에 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반 하에 25℃에서 15-72시간 동안 노화시켰다. 회전 증발기에서 용매를 제거한 후, 수득된 분말 물질을 오븐에서 120℃에서 2시간 동안 건조시켰다.
2. 전기영동 잉크 중 실리카 물질의 적용
미공개된 유럽 특허 출원 16 179 079.5에 기재된 바와 같이 전기영동 잉크 블랙, 옐로우, 마젠타 및 시안을 제조하였다.
전기영동 잉크 블랙의 전형적인 제제는 2.0-3.0%의 안료, 0.2-0.3%의 분산제, 15.0-20.0%의 전하 제어제, 및 도데칸을 함유하였다.
전기영동 잉크 옐로우의 전형적인 제제는 0.5-2.0%의 안료, 0.1-1.0%의 분산제, 15.0-20.0%의 전하 제어제 (혼합된 PDMS-아민 및 PDMS-암모늄), 및 도데칸을 함유하였다.
전기영동 잉크 마젠타의 전형적인 제제는 1.0-2.5%의 안료, 0.5-1.5%의 분산제, 15.0-20.0%의 전하 제어제, 및 도데칸을 함유하였다.
전기영동 잉크 시안의 전형적인 제제는 0.5-2.5%의 안료, 0.1-2.0%의 분산제, 5.0-20.0%의 전하 제어제, 및 도데칸을 함유하였다.
(표면-처리된) 실리카 물질을 전기영동 잉크에 첨가하고, 스칸덱스(Skandex)에서 균질화하였다. 그 후, 잉크-(표면-처리된) 실리카 혼합물을 시험 셀에 도포하고, 잉크의 성능을 기록하고 평가하였다. 전형적인 시험 셀은 전극로서의 산화인듐주석 (ITO) 코팅과 2개의 유리 평면을 포함하였다. 2개의 유리 평면을 15 μm의 셀 간격으로 조립하였다.
실시예 0 (비교)
0.5 g의 블랙 안료 (예컨대 이르가포르(Irgaphor)® 블랙, 팔리오겐(Paliogen)® 블랙, 팔리오톨(Paliotol)® 블랙 또는 그의 혼합물), 0.05 g 분산제, 0.5 g PDMS-아민, 1.0 g PDMS-암모늄, 및 7.95 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 적어도 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 0.4 g PDMS-아민, 1.5 g PDMS-암모늄, 및 8.1 g 도데칸으로 희석하여 2.5%의 안료, 0.25%의 분산제, 5.0%의 PDMS-아민, 11.3%의 PDMS-암모늄, 및 80.95%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 쌍안정성은 0.6초, 콘트라스트는 14이었다.
실시예 1 (비교)
0.5 g의 블랙 안료 (예컨대 이르가포르® 블랙, 팔리오겐® 블랙, 팔리오톨® 블랙 또는 그의 혼합물), 0.05 g 분산제, 0.5 g PDMS-아민, 1.0 g PDMS-암모늄, 및 7.95 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 적어도 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 0.4 g PDMS-아민, 1.5 g PDMS-암모늄, 및 8.1 g 도데칸으로 희석하여 2.5%의 안료, 0.25%의 분산제, 5.0%의 PDMS-아민, 11.3%의 PDMS-암모늄, 및 80.95%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 3.5 g의 흄드 실리카 (표면적 200-400 m2g-1)를 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 쌍안정성은 6-10초, 콘트라스트는 7 내지 10이었다.
실시예 2 (본 발명)
0.5 g의 블랙 안료 (예컨대 이르가포르® 블랙, 팔리오겐® 블랙, 팔리오톨® 블랙 또는 그의 혼합물), 0.05 g 분산제, 0.5 g PDMS-아민, 1.0 g PDMS-암모늄, 및 7.95 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 적어도 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 0.4 g PDMS-아민, 1.5 g PDMS-암모늄, 및 8.1 g 도데칸으로 희석하여 2.5%의 안료, 0.25%의 분산제, 5.0%의 PDMS-아민, 11.3%의 PDMS-암모늄, 및 80.95%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 4.4 g의 표면-처리된 실리카 (1.3의 실시예 10으로부터임)를 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 모든 실시예에 대한 쌍안정성은 10-20초, 콘트라스트는 10 내지 14이었다.
실시예 3 (본 발명)
0.5 g 옐로우 안료 (이르갈리트(Irgalite)® 옐로우, 이르가포르® 옐로우, 이르가진(Irgazin)® 옐로우, 크로모프탈(Cromophtal)® 옐로우, 팔리오톨(Paliotol)® 옐로우 또는 그의 혼합물), 0.1 g 분산제, 0.7 g PDMS-아민, 1.4 g PDMS-암모늄, 및 7.3 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 1.8 g의 PDMS-아민, 5.5 g의 PDMS-암모늄, 및 32.8 g의 도데칸으로 희석하여 1.0%의 안료, 0.2%의 분산제, 5.0%의 PDMS-아민, 12.5%의 PDMS-암모늄, 및 81.3%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 12.0 g의 표면-처리된 실리카 (1.3의 실시예 1-15로부터임)를 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 모든 실시예에 대한 쌍안정성은 10-20초, 콘트라스트는 10 내지 14이었다.
실시예 4 (본 발명)
0.5 g 마젠타 안료 (신쿠아시아(Cinquasia)® 마젠타, 신쿠아시아®, 바이올렛, 크로모프탈® 바이올렛, 이르가진® 레드, 또는 그의 혼합물), 0.2 g 분산제, 0.6 g PDMS-아민, 1.4 g PDMS-암모늄, 및 7.3 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 1.4 g PDMS-아민, 6.2 g PDMS-암모늄, 및 32.4 g 도데칸으로 희석하여 1.0%의 안료, 0.4%의 분산제, 4.0%의 PDMS-아민, 14.0%의 PDMS-암모늄, 및 80.6%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 12.0 g의 표면-처리된 실리카 (1.3의 실시예 1-15로부터임)를 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 모든 실시예에 대한 쌍안정성은 10-20초, 콘트라스트는 10 내지 14이었다.
실시예 5 (본 발명)
0.5 g 시안 안료 (크로모프탈® 시안, 헬리오겐® 블루, 팔리오겐® 블루의 또는 그의 혼합물), 0.25 g 분산제, 0.5 g PDMS-아민, 1.2 g PDMS-암모늄, 및 7.55 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 1.1 g PDMS-아민, 3.5 g PDMS-암모늄, 및 85.4 g 도데칸으로 희석하여 0.5%의 안료, 0.25%의 분산제, 1.2%의 PDMS-아민, 4.3%의 PDMS-암모늄, 및 93.35%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 24.0 g의 표면-처리된 실리카 (1.3의 실시예 1-15으로부터임)를 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 모든 실시예에 대한 쌍안정성은 10-20초, 콘트라스트는 10 내지 14이었다.
실시예 6 (본 발명)
0.5 g의 블랙 안료 (예컨대 이르가포르® 블랙, 팔리오겐® 블랙, 팔리오톨® 블랙 또는 그의 혼합물), 0.05 g 분산제, 0.5 g PDMS-아민, 1.0 g PDMS-암모늄, 및 7.95 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 적어도 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 0.4 g PDMS-아민, 1.5 g PDMS-암모늄, 및 8.1 g 도데칸으로 희석하여 2.5%의 안료, 0.25%의 분산제, 5.0%의 PDMS-아민, 11.3%의 PDMS-암모늄, 및 80.95%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 5.0 g의 표면-처리된 실리카 에어로실® R 709 또는 에어로실® R 711 또는 에어로실® R 805 또는 에어로실® R 816 또는 그의 혼합물을 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 모든 실시예에 대한 쌍안정성은 10-20초, 콘트라스트는 10 내지 14이었다.
실시예 7 (본 발명)
0.5 g의 블랙 안료 (예컨대 이르가포르® 블랙, 팔리오겐® 블랙, 팔리오톨® 블랙 또는 그의 혼합물), 0.05 g 분산제, 0.5 g PDMS-아민, 1.0 g PDMS-암모늄, 및 7.95 g 도데칸을 바이알에 마이크로 펄과 혼합하고 스칸덱스에서 적어도 45시간 동안 분산시켰다. 수득된 예비 잉크를 0.4 g PDMS-아민, 1.5 g PDMS-암모늄, 및 8.1 g 도데칸으로 희석하여 2.5%의 안료, 0.25%의 분산제, 5.0%의 PDMS-아민, 11.3%의 PDMS-암모늄, 및 80.95%의 도데칸의 최종 제제가 되도록 하였다. 3.75 g의 표면-처리된 실리카 에어로실® R 709 또는 에어로실® R 711 또는 흄드 실리카 (200-400 m2g-1) 또는 그의 혼합물을 수득된 잉크에 첨가하고, 혼합물을 스칸덱스에서 2.5시간 동안 분산시켰다. 모든 실시예에 대한 쌍안정성은 10-20초, 콘트라스트는 10 내지 14이었다.

Claims (16)

  1. 하기를 포함하는 전기영동 잉크:
    a) 적어도 1종의 캐리어 유체,
    b) 적어도 1종의 캐리어 유체에 분산된 안료 입자, 및
    c) 하기를 포함하는 전하 제어제의 혼합물:
    i) 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민, 및
    ii) 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄, 및
    d) 적어도 1종의 표면-처리된 실리카.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 캐리어 유체가 지방족 탄화수소, 할로겐화된 알칸, 실리콘 오일 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 전기영동 잉크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 안료 입자가 착색 안료, 효과 안료, 전기 전도성 안료, 자기 차폐 안료, 형광 안료, 체질 안료, 부식방지 안료, 유기 안료, 무기 안료 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전기영동 잉크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전기영동 잉크가 적어도 1종의 분산제를 포함하며, 바람직하게는 적어도 1종의 분산제가 하기 화학식 (I)의 것인 전기영동 잉크:
    Figure pct00045

    여기서 p+q는 30 내지 200 범위의 정수이고, n+m은 5 내지 50 범위의 정수이고, X-는 1가 유기 또는 무기 산의 음이온이고, R1은 C4-C22-선형 또는 분지형 알킬 기이고, R2는 C1-C12-포함 기이다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전하 제어제의 혼합물이 i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민 및 ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄을 1:10 내지 1:1.5, 바람직하게는 1:8 내지 1:1.8, 가장 바람직하게는 1:5 내지 1:2 범위의 중량비 [i)/ii)]로 포함하는 것인 전기영동 잉크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민인 전기영동 잉크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, i)의 적어도 1종의 폴리디메틸실록산 치환된 1급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 2급 아민 및/또는 폴리디메틸실록산 치환된 3급 아민이 하기 화합물인 전기영동 잉크:
    하기 화학식 (IIa)의 화합물:
    Figure pct00046

    여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수임, 및/또는
    하기 화학식 (IIb)의 화합물:
    Figure pct00047

    여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고, y는 0 내지 12 범위의 정수임, 및/또는
    하기 화학식 (IIc)의 화합물:
    Figure pct00048
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄이 하기 화학식 (III)의 화합물인 전기영동 잉크:
    Figure pct00049

    여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온 및 에틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, ii)의 적어도 1종의 반대이온 수반 폴리디메틸실록산 치환된 4급 암모늄이 하기 화학식 (IV)의 화합물인 전기영동 잉크:
    Figure pct00050

    여기서 x는 5 내지 20 범위의 정수이고; y 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 12 범위의 정수이고, X-는 아이오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 메틸술페이트 음이온 및 에틸술페이트 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 1종의 표면-처리된 실리카는
    i) 적어도 1종의 표면-처리된 흄드 실리카이고/거나,
    ii) 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 총 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 22 wt% 범위의 양으로 산화알루미늄을 포함하고/거나,
    iii) 실란 및/또는 그의 반응 생성물, 실록산 및/또는 그의 반응 생성물, 실라잔 및/또는 그의 반응 생성물, 실리콘 오일 및/또는 그의 반응 생성물, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 규소-함유 화합물을 포함하는 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 표면 상의 처리 층을 포함하는 것인
    전기영동 잉크.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 1종의 표면-처리된 실리카는
    i) 4 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 180 nm, 가장 바람직하게는 5 내지 150 nm의 중량 중앙 입자 크기 d50, 및/또는
    ii) 질소 및 ISO 9277에 따른 BET법을 사용하여 측정시 10 내지 400 m2/g, 바람직하게는 25 내지 350 m2/g, 가장 바람직하게는 30 내지 300 m2/g의 비표면적 (BET)
    을 갖는 것인 전기영동 잉크.
  12. 하기 단계를 포함하는, 전기영동 잉크를 제조하는 방법:
    a) 제1항 또는 제2항에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 캐리어 유체를 제공하는 단계,
    b) 제1항 또는 제3항에 정의된 바와 같은 안료 입자를 제공하는 단계,
    c) 임의로, 제4항에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 분산제를 제공하는 단계,
    d) 제1항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 전하 제어제의 혼합물을 제공하는 단계,
    e) 제1항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 제공하는 단계, 및
    f) 단계 a)의 적어도 1종의 캐리어 유체, 단계 b)의 안료 입자, 단계 c)의 임의적인 분산제, 단계 d)의 전하 제어제의 혼합물 및 단계 e)의 적어도 1종의 표면-처리된 실리카를 조합하는 단계.
  13. 하기를 포함하는 전기영동 디스플레이:
    a) 적어도 하나가 투명한, 상부 층 및 하부 층, 및
    b) 상부 층과 하부 층 사이에 개재된 셀의 어레이로서, 셀은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된 것인 셀의 어레이.
  14. 하기를 포함하는 스마트 윈도우:
    a) 상부 층 및 하부 층이 투명한, 상부 층 및 하부 층, 및
    b) 상부 층과 하부 층 사이에 개재된 셀의 어레이로서, 셀은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전기영동 잉크로 적어도 부분적으로 충전된 것인 셀의 어레이.
  15. 전기영동 디스플레이 또는 스마트 윈도우에서의 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전기영동 잉크의 용도.
  16. 전기영동 잉크의 쌍안정성을 개선시키기 위한, 바람직하게는 제1항 및 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 전하 제어제의 혼합물과의 제1항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 적어도 1종의 표면-처리된 실리카의 용도.
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