KR20220044791A - 폴리우레탄 및 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물 - Google Patents

폴리우레탄 및 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물 Download PDF

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유진 조베이
조나단 킴 응우옌
데이비드 대럴 밀러
마이클 토마스 리건
린 에이 맥컬러
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이 잉크 코포레이션
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Abstract

폴리우레탄 및 양이온성 중합체성 도펀트 또는 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물은 전기 광학 어셈블리들의 하나 이상의 접착제 층들을 형성하는데 사용될 수도 있다. 그들은 저온에서도 대응하는 전기 광학 디바이스들의 개선된 전기 광학 성능을 가능하게 한다.

Description

폴리우레탄 및 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물
본 출원은 2019년 10월 7일자로 출원된 미국 가출원 제62/911,742호에 대해 우선권을 주장하며, 이는 전부 참조로 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 폴리우레탄 및 양이온성 중합체성 도펀트 또는 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다. 접착제 조성물은 전기 광학 어셈블리들에 접착제 층을 형성하는데 사용될 수도 있어, 저온에서도 개선된 전기 광학 성능을 가능하게 할 수도 있다.
재료 또는 디바이스 또는 디스플레이 또는 어셈블리에 적용된 바와 같은, 용어 "전기 광학 (electro-optic)" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 재료를 지칭하도록 이미징 기술에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되고, 그 재료는 재료로의 전기장의 인가에 의해 그 제 1 디스플레이 상태로부터 그 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 비록 광학 특성이 통상적으로 인간 눈에서 인지가능한 컬러이더라도, 이는 광학 투과, 반사율, 발광 또는, 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미로의 의사-컬러와 같은 다른 광학 특성일 수도 있다. 용어들 "전기 광학 디바이스" 및 "전기 광학 디스플레이" 는 본 명세서에서 동의어로 간주된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "전기 광학 어셈블리" 는 전기 광학 디바이스일 수도 있다. 그것은 또한 전기 광학 디바이스의 구성을 위해 사용되는 다층 컴포넌트일 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 이하에 설명될 전면 라미네이트 (front plane laminate) 가 또한 전기 광학 어셈블리로 간주된다.
용어 "그레이 상태" 는, 픽셀의 2 개의 극단 디스플레이 상태들 중간의 상태를 지칭하도록 이미징 기술에서의 그 종래 의미로 본 명세서에서 사용되고, 이들 2 개의 극단 상태들 사이의 흑색-백색 천이를 반드시 암시하지는 않는다. 예를 들어, 하기에서 언급되는 수개의 E Ink 특허들 및 공개된 출원들은, 극단 상태들이 백색 및 짙은 청색이어서, 중간의 "그레이 상태" 는 실제로 옅은 청색일 것인 전기영동 디스플레이들을 기술한다. 실제로, 이미 언급된 바와 같이, 디스플레이 상태에서의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "흑색" 및 "백색" 은 이하에서 디스플레이의 2 개의 극단 디스플레이 상태들을 지칭하는데 사용될 수도 있으며, 엄밀하게 흑색 및 백색이 아닌 극단 디스플레이 상태들, 예를 들어 전술한 백색 및 어두운 청색 상태들을 보통 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "모노크롬 (monochrome)" 은 단지 개재하는 그레이 상태들이 없는 그 2 개의 극단 디스플레이 상태들만으로 픽셀들을 구동하는 구동 스킴을 표기하기 위해 이하에 사용될 수도 있다.
일부 전기 광학 재료들은 재료들이 고형의 외부 표면들을 갖는다는 의미에서 고체이지만, 재료들은 내부 액체 또는 가스 충진된 공간들을 가질 수도 있고 종종 갖는다. 고체 전기 광학 재료들을 사용하는 그러한 디스플레이들은 이하 편의상 "고체 전기 광학 디스플레이들" 로서 지칭될 수도 있다. 따라서, 용어 "고체 전기광학 디스플레이들" 은 회전 2색성 부재 디스플레이들, 캡슐화된 전기영동 디스플레이들, 마이크로셀 전기영동 디스플레이들 및 캡슐화된 액정 디스플레이들을 포함한다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하도록 당업계에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되며, 그에 따라, 임의의 주어진 엘리먼트가 그 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 가정하기 위해 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해 구동된 이후, 어드레싱 펄스가 종료된 후, 그 상태는 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 요구된 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수 배, 예를 들어, 적어도 4 배 동안 지속될 것이다. 미국 특허 제7,170,670호에서, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이들은 그 극단 흑색 및 백색 상태들에서 뿐만 아니라 그 중간의 그레이 상태들에서도 안정적이고, 동일한 것이 일부 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들에도 마찬가지임이 나타나 있다. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정이라기 보다는 "멀티-안정" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 쌍안정 및 멀티-안정 디스플레이들 양자 모두를 커버하기 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다.
여러 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 알려져 있다. 하나의 타입의 전기 광학 디스플레이는 예를 들어 미국 특허들 제5,808,783호; 제5,777,782호; 제5,760,761호; 제6,054,071호; 제6,055,091호; 제6,097,531호; 제6,128,124호; 제6,137,467호; 및 제6,147,791호에 기술된 바와 같은 회전 2색성 부재 타입이다. 이러한 타입의 디스플레이는 종종 "회전 2색성 볼" 디스플레이로서 지칭되지만, 상기 언급된 일부 특허들에서 회전 부재들은 구형이 아니기 때문에 용어 "회전 2색성 부재" 가 더 정확한 것으로 선호된다. 그러한 디스플레이는 광학 특성들이 상이한 2 이상의 섹션들, 및 내부 다이폴을 갖는 다수의 소형 바디들 (통상적으로, 구형 또는 실린더형) 을 사용한다. 이들 바디들은 매트릭스 내에 액체 충진형 액포들 내에서 현탁되고, 액포들은 바디들이 자유롭게 회전하도록 액체로 충진된다. 전기장을 인가하고 따라서, 다양한 포지션들로 바디들을 회전시키고 바디들의 섹션들 중 어느 것이 시인 표면을 통하여 보이는지를 변경하는 것에 의해 디스플레이의 외관이 변경된다. 이러한 타입의 전기 광학 매질은 통상적으로 쌍안정적이다.
다른 타입의 전기 광학 디스플레이는 일렉트로크로믹 매질, 예를 들어 반도전성 금속 산화물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 전극, 및 전극에 어태치된 가역적 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름의 형태의 일렉트로크로믹 매질을 사용하며; 예를 들어, O'Regan, B., 등의 Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 를 참조한다. 또한, Bach, U., 등의 Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 를 참조한다. 이러한 타입의 나노크로믹 필름들은 또한 예를 들어, 미국 특허들 제6,301,038호; 제6,870,657호; 및 제6,950,220호에서 기술된다. 이러한 타입의 매질은 또한 통상적으로 쌍안정적이다.
다른 타입의 전기 광학 디스플레이는 Philips 에 의해 개발되고 Hayes, R.A., 등의 "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003) 에 기술된 전기 습윤 디스플레이이다. 그러한 전기 습윤 디스플레이들이 쌍안정이 될 수 있다는 것은 미국 특허 제7,420,549호에 나타나 있다.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이 되었던 일 타입의 전기 광학 디스플레이는, 복수의 하전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이들은, 액정 디스플레이들과 비교할 때, 양호한 명도 및 콘트라스트, 넓은 시야각들, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기간 이미지 품질에 대한 문제들은 그들의 광범위한 사용을 방해하였다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이들을 구성하는 입자들은 침강하는 경향이 있어서, 이들 디스플레이들에 대해 불충분한 서비스 수명을 초래한다.
상기 언급된 바와 같이, 전기영동 매질은 유체의 존재를 요구한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매질에서, 이러한 유체는 액체이지만, 가스상 유체를 사용하여 전기영동 매질이 제조될 수 있다; 예를 들어, Kitamura, T., 등의 "Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1, 및 Yamaguchi, Y., 등의 "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4 를 참조한다. 또한 미국 특허들 제7,321,459호 및 제7,236,291호를 참조한다. 그러한 가스 기반 전기영동 매질은, 매질이 입자 침강을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매질이 수직 평면에 배치되는 사인 (sign) 으로 사용될 때, 액체 기반 전기영동 매질과 그러한 입자 침강으로 인한 동일한 타입들의 문제들을 겪기 쉬운 것으로 보인다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기영동 매질에서보다 가스 기반 전기영동 매질에서 더 심각한 문제로 보이는데, 왜냐하면 액체 현탁 유체들과 비교하여 가스상 현탁 유체들의 더 낮은 점도가 전기영동 입자들의 더 빠른 침강을 허용하기 때문이다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology), E Ink Corporation, E Ink California, LLC 및 관련 회사들에 양도되거나 또는 이들 이름으로 된 다수의 특허들 및 출원들이 캡슐화된 및 마이크로셀 전기영동 및 다른 전기 광학 매질에 사용되는 다양한 기술들을 설명한다. 캡슐화된 전기영동 매질은 다수의 소형 캡슐들을 포함하고, 그 각각은 자체가 유체 매질에서 전기영동적으로 이동가능한 입자들을 함유하는 내부 상 (internal phase), 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 그 자체가 중합체성 바인더 내에 유지되어 2 개의 전극들 사이에 위치되는 코히런트 층을 형성한다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 하전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않고, 대신에 캐리어 매질, 통상적으로 중합체성 필름 내에 형성된 복수의 캐비티 (cavity) 들 내에 보유된다. 이하, 용어 "마이크로캐비티 전기영동 디스플레이" 는 캡슐화된 및 마이크로셀 전기영동 디스플레이들 양자 모두를 커버하는데 사용될 수도 있다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명되는 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,002,728호 및 제7,679,814호 참조.
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허들 제6,922,276호, 제7,184,197호, 및 제7,411,719호 참조.
(c) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들, 및 마이크로셀들을 형성하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,072,095호 및 제9,279,906호 참조.
(d) 마이크로셀들을 충진 및 밀봉하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,144,942호 및 제7,715,088호 참조.
(e) 전기 광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허들 제6,982,178호 및 제7,839,564호 참조.
(f) 백플레인들, 접착제 층들 및 다른 보조 층들 및 디스플레이들에서 사용되는 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,116,318호, 제7,535,624호, 제7,012,735호 및 제7,173,752호 참조.
(g) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 미국 특허들 제7,075,502호 및 제7,839,564호 참조.
(h) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,012,600호 및 제7,453,445호 참조.
(i) 디스플레이들의 응용들; 예를 들어 미국 특허들 제7,312,784호 및 제8,009,348호 참조.
(j) 미국 특허 제6,241,921호 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0277160호에 설명된 바와 같은 비전기영동 디스플레이들; 및 디스플레이들 이외의 캡슐화 및 마이크로셀 기술의 응용들; 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2015/0005720호 및 제2016/0012710호 참조.
전술한 많은 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 매질에서 개별의 마이크로캡슐들을 둘러싸는 벽들이 연속 상으로 대체될 수 있고, 따라서 소위 중합체 분산형 전기영동 디스플레이를 생성할 수 있음을 인정한다. 그러한 디스플레이에서, 전기영동 매질은 전기영동 유체의 복수의 개별의 액적들 및 중합체성 재료의 연속 상을 포함한다. 그러한 중합체 분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 개별의 액적들은 개별의 캡슐 멤브레인이 각 개개의 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로 간주될 수도 있다; 예를 들어, 미국 특허 제6,866,760호 참조. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 중합체 분산형 전기영동 매질은 캡슐화된 전기영동 매질의 서브종으로 간주된다.
전기영동 매질은 종종 (예를 들어 많은 전기영동 매질에서, 입자들이 디스플레이를 통한 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문에) 불투명하고 반사 모드에서 동작하지만, 많은 전기영동 디스플레이들은 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 "셔터 모드" 에서 동작하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허들 제5,872,552호; 제6,130,774호; 제6,144,361호; 제6,172,798호; 제6,271,823호; 제6,225,971호; 및 제6,184,856호를 참조한다. 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이들이 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 미국 특허 제4,418,346호를 참조한다. 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 또한 셔터 모드에서 동작 가능할 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기 광학 매질은 풀 컬러 디스플레이들을 위한 다층 구조들에서 유용할 수도 있다; 그러한 구조들에서, 디스플레이의 시인 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 시인 표면으로부터 더 멀리 떨어진 제 2 층을 노출 또는 은닉하도록 셔터 모드에서 동작한다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 통상적으로 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 실패 모드를 겪지 않으며, 광범위한 가요성 및 강성 기판들 상에 디스플레이를 인쇄 또는 코팅하는 능력과 같은 추가의 이점들을 제공한다. 단어 "인쇄" 의 사용은, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 사전-계측된 코팅들; 나이프 오버 롤 코팅, 포워드 및 리버스 롤 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 인쇄 프로세스들; 정전 인쇄 프로세스들; 열 인쇄 프로세스들; 잉크젯 인쇄 프로세스들; 전기영동 디포지션 (미국 특허 제7,339,715호 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 모든 형태들의 인쇄 및 코팅을 포함하도록 의도된다. 따라서, 결과적인 디스플레이는 가요성일 수 있다. 또한, 디스플레이 매질은 다양한 방법들을 사용하여 인쇄될 수 있기 때문에, 저렴하게 제조될 수 있다.
다른 타입들의 전기 광학 재료들이 또한 본 발명에서 사용될 수도 있다. 특히, 쌍안정 강유전성 액정 디스플레이 (FLC) 가 당업계에 알려져 있다.
전기영동 디스플레이는 통상적으로, 전기 광학 재료 층에 더하여, 전기 광학 재료 층의 대향 측들 상에 배치된 적어도 2 개의 다른 층들을 포함한다. 이들 층들 중 하나는 전극 층이다. 대부분의 전기 광학 디바이스들에서, 이들 층들 양자 모두는 전극 층들이고, 전극 층들 중 적어도 하나는 디바이스의 픽셀들을 정의하도록 패터닝된다. 예를 들어, 하나의 전극 층은 세장된 로우 (row) 전극들로 패터닝되고 다른 전극 층은 로우 전극들에 직각으로 이어지는 세장된 컬럼 (column) 전극들로 패터닝될 수도 있으며, 픽셀들은 로우 및 컬럼 전극들의 교차점들에 의해 정의된다. 대안적으로 그리고 더 일반적으로, 하나의 전극 층은 광 투과성, 단일의 연속 전극의 형태를 갖고, 다른 전극 층은 디스플레이의 하나의 픽셀을 각각 정의하는 픽셀 전극들의 매트릭스로 패터닝된다. 즉, 층들 중 하나는 통상적으로 전기 전도성 광 투과성 층이고, 백플레인 기판으로 통상 칭해지는 다른 층은, 전기 전도성 광 투과성 층과 픽셀 전극들 사이에 전위를 인가하도록 구성된 복수의 픽셀 전극들을 포함한다. 디스플레이로부터 분리된 스타일러스, 프린트 헤드 또는 유사한 가동 전극과의 사용을 위해 의도된 다른 타입의 전기 광학 디바이스에서, 전기 광학 층에 인접한 층들 중 오직 하나만이 전극을 포함하고, 전기 광학 층의 대향 측 상의 층은 통상적으로, 가동 전극이 전기 광학 재료 층을 손상시키는 것을 방지하도록 의도된 보호 층이다.
3층 전기 광학 디스플레이의 제조는 일반적으로 적어도 하나의 라미네이션 동작을 수반한다. 예를 들어, 수개의 전술한 MIT 및 E Ink 특허들 및 출원들에서, 바인더에 캡슐들을 포함하는 캡슐화된 전기영동 매질이 플라스틱 필름 상에 인듐-주석-산화물 (ITO) 또는 유사한 전도성 코팅 (이는 최종 디스플레이의 하나의 전극으로서 작용함) 을 포함하는 가요성 기판에 코팅되는 캡슐화된 전기영동 디스플레이를 제조하기 위한 프로세스가 설명되며, 캡슐들/바인더 코팅은 기판에 단단히 부착된 전기영동 매질의 코히어런트 층을 형성하도록 건조된다. 별도로, 픽셀 전극들의 어레이 및 구동 회로부에 픽셀 전극들을 연결하기 위한 전도체들의 적절한 배열을 포함하는 백플레인이 제조된다. 최종 디스플레이를 형성하기 위해, 캡슐/바인더 층을 갖는 기판은 라미네이션 접착제를 사용하여 백플레인에 라미네이팅된다. 매우 유사한 프로세스가, 스타일러스 또는 다른 가동 전극이 슬라이딩할 수 있는 플라스틱 필름과 같은 단순한 보호 층으로 백플레인을 대체함으로써 스타일러스 또는 유사한 가동 전극과 함께 사용가능한 전기영동 디스플레이를 제조하는데 사용될 수 있다. 그러한 프로세스의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 백플레인은 그 자체로 가요성이고, 플라스틱 필름 또는 다른 가요성 기판 상에 픽셀 전극들 및 전도체들을 인쇄함으로써 제조된다. 이러한 프로세스에 의한 디스플레이들의 대량 생산을 위한 명백한 라미네이션 기법은 라미네이션 접착제를 사용한 롤 라미네이션이다. 유사한 제조 기법들이 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 전기영동 매질 또는 회전 2색성 부재 매질은 캡슐화된 전기영동 매질과 실질적으로 동일한 방식으로 백플레인에 라미네이팅될 수도 있다.
전술한 미국 특허 제6,982,178호는 대량 생산에 잘 적응되는 고체 전기 광학 디스플레이 (캡슐화된 전기영동 디스플레이 포함) 를 어셈블리하는 방법을 설명한다. 본질적으로, 이 특허는, 광 투과성 전기 전도성 층; 고체 전기 광학 매질의 층; 접착제 층; 및 이형 시트를 순서대로 포함하는 소위 "전면 라미네이트" ("FPL") 를 설명한다. 통상적으로, 광 투과성 전기 전도성 층은 광 투과성 기판 상에 운반될 것이며, 이 광 투과성 기판은, 그 기판이 영구 변형없이 직경이 10 인치 (254 mm) 로 드럼 (세이) 에 수동으로 랩어라운드될 수 있다는 의미에서 바람직하게는 가요성이다. 용어 "광 투과성" 은, 이렇게 지정된 층이 그 층을 통해 관찰하는 관찰자로 하여금 일반적으로 전기 전도성 층과 인접한 기판 (존재하는 경우) 을 통해 관측될 전기 광학 매질의 디스플레이 상태들의 변화를 관찰할 수 있게 하기에 충분한 광을 투과시킨다는 것을 의미하도록 이 특허 및 본 명세서에서 사용되고; 전기 광학 매질이 비가시 파장들에서 반사율의 변화를 디스플레이하는 경우들에 있어서, 용어 "광 투과성" 은 물론, 관련 비가시 파장들의 투과를 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 기판은 통상적으로 중합체성 필름일 것이며, 일반적으로 약 1 내지 약 25 mil (25 내지 634 ㎛), 바람직하게는 약 2 내지 약 10 mil (51 내지 254 ㎛) 의 범위의 두께를 가질 것이다. 전기 전도성 층은 편리하게, 예를 들어, 알루미늄 또는 ITO 의 얇은 금속 또는 금속 산화물 층이거나, 또는 전도성 중합체일 수도 있다. 알루미늄 또는 ITO 로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET) 필름들은, 예를 들어, E.I. du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE 로부터의 "알루미늄화된 Mylar" ("Mylar" 는 등록 상표임) 로서 상업적으로 입수가능하고, 그러한 상업적 재료들은 전면 라미네이트에서 좋은 결과들로 사용될 수도 있다.
그러한 전면 라미네이트를 사용한 전기 광학 디스플레이의 어셈블리는, 전면 라미네이트로부터 이형 시트를 제거하고 접착제 층이 백플레인에 부착되도록 하는데 효과적인 조건들 하에서 접착제 층을 백플레인과 접촉시켜, 이에 의해 접착제 층, 전기 광학 매질의 층 및 전기 전도성 층을 백플레인에 고정시키는 것에 의해 실시될 수도 있다. 이러한 프로세스는, 통상적으로 롤-투-롤 코팅 기법들을 사용하여 전면 라미네이트가 대량 생산된 다음 특정 백플레인들과 함께 사용하는데 필요한 임의의 사이즈의 피스들로 절단될 수도 있기 때문에 대량 생산에 잘 적응된다.
미국 특허 제7,561,324호는 전술한 미국 특허 제6,982,178호의 전면 라미네이트의 본질적으로 단순화된 버전인 소위 "이중 이형 시트" 또는 "이중 이형 필름" 을 설명한다. 이중 이형 시트의 일 형태는 2 개의 접착제 층들 사이에 샌드위치된 고체 전기 광학 매질의 층을 포함하며, 접착제 층들 중 하나 또는 양자 모두가 이형 시트에 의해 커버된다. 이중 이형 시트의 다른 형태는 2 개의 이형 시트들 사이에 샌드위치된 고체 전기 광학 매질의 층을 포함한다. 이중 이형 시트의 양자 모두의 형태들은 이미 설명된 전면 라미네이트로부터 전기 광학 디스플레이를 어셈블리하기 위한 프로세스와 일반적으로 유사한 프로세스에서 사용하기 위해 의도되지만 2 개의 별도의 라미네이션들을 수반하며; 통상적으로, 제 1 라미네이션에서 이중 이형 시트는 전면 서브어셈블리를 형성하기 위해 전면 전극에 라미네이팅되고, 그 다음, 제 2 라미네이션에서 전면 서브어셈블리는 최종 디스플레이를 형성하기 위해 백플레인에 라미네이팅되지만, 이들 2 개의 라미네이션들의 순서는 원할 경우 반전될 수 있다.
대안적인 구성으로서, 미국 특허 제7,839,564호는 미국 특허 제6,982,178호에서 설명된 전면 라미네이트의 변형인, 소위 "역전형 전면 라미네이트" 를 설명한다. 이 역전형 전면 라미네이트는 광 투과성 보호 층 및 광 투과성 전기 전도성 층 중 적어도 하나; 접착제 층; 고체 전기 광학 매질의 층; 및 이형 시트를 순서대로 포함한다. 이 역전형 전면 라미네이트는 전기 광학 층과 전면 전극 또는 전면 기판 사이에 라미네이션 접착제의 층을 갖는 전기 광학 디스플레이를 형성하는데 사용되고; 제 2 의 통상적으로 얇은 접착제 층이 전기 광학 층과 백플레인 사이에 존재할 수도 있거나 또는 존재하지 않을 수도 있다.
전기 광학 어셈블리의 성능 기준들 중 하나는 상이한 디스플레이 상태들 사이의 효과적인 스위칭을 위한 온도 윈도우이다. 일반적으로, 동작 온도가 감소됨에 따라, 스위칭 효율도 감소된다. 본 발명의 발명자들은 폴리우레탄 및 한 부류의 양이온성 중합체성 도펀트들 또는 한 부류의 중합가능한 양이온성 도펀트들을 포함하는 조성물을 사용하여 형성되는 접착제 층을 갖는 전기 광학 디바이스들이 저온에서 개선된 전기 광학 스위칭 성능을 보인다는 것을 예기치 않게 알게 되었다.
본 발명의 양태들은 접착제 조성물들 및 이들 접착제 조성물들을 포함하는 전기 광학 어셈블리들 및 전면 라미네이트들에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 폴리우레탄 및 양이온성 중합체성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 제공하고, 양이온성 중합체성 도펀트는 화학식 I 로 나타내고,
Figure pct00001
식 중, R3, R4, R5 는 독립적으로 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 또는 알케닐 기, 또는 -(CH2)b-Q2-R2 기이고, b 는 2 내지 5 이고; R1, R2 는 수소, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 키, 아릴 기, -OH, -SH, -NH2, -NHR1', 및 -NR1'R1'' 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; Q1, Q2 는 에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 폴리에틸렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 총 에틸렌 옥사이드 단위를 갖고 폴리프로필렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 프로필렌 옥사이드 단위를 갖고; R1', R1'' 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기이고; 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 부분의 수 평균 분자량은 약 400 달톤 (Daltons) 내지 약 25,000 달톤이고; Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 (multi-atom) 음이온인 반대 이온 (counter ion) 이고; n 은 1 내지 6 이다. 반대 이온은 적어도 3 개의 불소 원자를 포함할 수도 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 폴리우레탄 및 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 제공하고, 중합가능한 양이온성 도펀트는 화학식 II 로 나타내고,
Figure pct00002
식 중, R9 는 수소 또는 메틸 기이고, R10 은 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, q 는 1 내지 5 이고, Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온인 반대 이온이고, n 은 1 내지 6 이다.
다른 양태에서, 본 발명은, 전기 전도성 광 투과성 층; 전기 광학 재료 층; 제 1 접착제 층; 및 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극을 순서대로 포함하는 전기 광학 어셈블리를 제공하고; 제 1 접착제 층은 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트 또는 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 사용하여 형성된다. 전기 광학 어셈블리는 전기 전도성 광 투과성 층과 전기 광학 재료 층 사이에 위치된 제 2 접착제 층을 더 포함할 수도 있다. 제 2 접착제 층은 또한, 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트 또는 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 사용하여 형성될 수도 있다.
다른 양태에서, 본 발명은, 전기 전도성 광 투과성 층; 전기 광학 재료 층; 제 1 접착제 층; 및 이형 시트를 순서대로 포함하는 전기 광학 어셈블리를 제공하고; 제 1 접착제 층은 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트 또는 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 사용하여 형성된다.
다른 양태에서, 본 발명은, 제 1 이형 시트; 제 1 접착제 층; 전기 광학 재료 층; 제 2 접착제 층; 및 제 2 이형 시트를 순서대로 포함하는 전기 광학 어셈블리를 제공하고; 제 1 접착제 층 및 제 2 접착제 층 중 적어도 하나는 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트 또는 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 사용하여 형성된다.
본 발명의 접착제 조성물에 의해 형성된 접착제 층을 포함하는 전기 광학 어셈블리들은 특히 저온에서 개선된 전기 광학 성능을 보인다.
본 발명의 다른 양태들 및 다양한 비제한적 실시형태들은 다음의 상세한 설명에서 설명된다. 본 명세서 및 참조로 통합된 문헌이 상충 및/모순되는 개시를 포함하는 경우들에서, 본 명세서가 우선한다. 참조로 통합된 2 개 이상의 문헌들이 서로에 대하여 상충 및/또는 모순되는 개시를 포함하면, 더 늦은 발효일을 갖는 문헌이 우선한다.
본 출원의 다양한 양태들 및 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 반드시 일정한 스케일로 도시되는 것은 아님이 인식되어야 한다.
도 1 은 전기 전도성 광 투과성 층, 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극 층을 포함하는 전기 광학 어셈블리의 개략도이다.
도 2 는 전기 전도성 광 투과성 층, 제 2 접착제 층, 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극 층을 포함하는 전기 광학 어셈블리의 개략도이다.
도 3 은 전기 전도성 광 투과성 층, 전기영동 매질을 포함하는 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극 층을 포함하는 전기 광학 어셈블리의 개략도이다.
도 4 는 전기 전도성 광 투과성 층, 제 2 접착제 층, 전기영동 매질을 포함하는 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극 층을 포함하는 전기 광학 어셈블리의 개략도이다.
도 5 는 전기 전도성 광 투과성 층, 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 제 1 이형 시트를 포함하는 전기 광학 어셈블리 (전면 라미네이트) 의 개략도이다.
도 6 은 제 1 이형 시트, 제 1 접착제 층, 전기 광학 재료 층, 제 2 접착제 층, 및 제 2 이형 시트를 포함하는 전기 광학 어셈블리 (이중 이형 필름) 의 개략도이다.
본 발명의 다른 양태들, 실시형태들 및 특징들은 첨부 도면들과 함께 고려될 때 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
라미네이트 구조용 접착제 조성물은 일반적으로 알려져 있다. 그들은 라미네이트 구조의 상이한 층들을 함께 부착시키는데 사용된다. 그러한 접착제 조성물은 예를 들어, 핫 멜트 (hot-melt) 타입 접착제 및/또는 습윤 코트 (wet-coat) 접착제, 이를 테면 폴리우레탄계 접착제를 포함할 수도 있다. 통상적으로, 전기 광학 어셈블리는 라미네이트 구조이고 접착제 층을 포함한다. 전기 광학 어셈블리의 접착제 층은 그 기계적, 열적 및 전기적 특성들과 관련하여 소정의 요건들을 충족해야 한다.
전기 광학 디스플레이에 사용하기 위한 라미네이션 접착제의 선택은 소정의 문제를 제시한다. 라미네이션 접착제는 보통 전기 광학 매질의 전기적 상태를 변경하는데 필요한 전기장을 인가하는 전극들 사이에 위치되기 때문에, 접착제의 전도성 특성들은 디스플레이의 전기 광학 성능에 상당한 영향을 미칠 수도 있다.
라미네이션 접착제의 체적 저항률 (volume resistivity) 은, 전기 광학 매질의 성능에 결정적인 요인인, 그 매질에 걸친 전체 전압 강하에 영향을 미친다. 전기 광학 매질에 걸친 전압 강하는 전극들에 걸친 전압 강하에서, 라미네이션 접착제에 걸친 전압 겅하를 뺀 것과 동일하다. 한편, 접착제 층의 저항률이 너무 높으면, 상당한 전압 강하가 접착제 층 내에서 발생하여, 전기 광학 매질에서 작동 전압 강하를 생성하기 위해 전극들 사이에 더 높은 전압을 요구할 것이다. 이러한 방식으로 전극들에 걸친 전압을 증가시키는 것은, 전력 소비를 증가시키고, 증가된 전압을 생성 및 스위칭하기 위해 더 복잡하고 고가의 제어 회로부의 사용을 요구할 수도 있기 때문에, 바람직하지 않다. 다른 한편으로, 접착제 층의 저항률이 너무 낮으면, 인접한 전극들 (즉, 활성 매트릭스 전극들) 사이에 바람직하지 않은 누화 (cross talk) 가 있거나 또는 디바이스는 단순히 단락될 수도 있다. 또한, 대부분의 재료들의 체적 저항률은 온도의 증가에 따라 급속히 감소하기 때문에, 접착제의 체적 저항률이 너무 낮으면, 디스플레이의 성능은 실온보다 실질적으로 높은 (또는 낮은) 온도로 크게 변화할 것이다.
이러한 이유로, 대부분의 전기 광학 매질과 함께 사용하기 위한 라미네이션 접착제 저항률 값들의 최적의 범위가 있으며, 이 범위는 전기 광학 매질의 저항률에 따라 변화한다. 캡슐화된 전기영동 매질의 체적 저항률은 통상적으로 대략 1010　Ohm . cm 이며, 다른 전기 광학 매질의 저항률은 보통 동일한 정도의 크기이다. 따라서, 우수한 전기 광학 성능을 위해, 라미네이션 접착제의 체적 저항률은 약 20℃ 의 디스플레이의 동작 온도에서, 바람직하게는 약 108　Ohm . cm 내지 약 1012　Ohm . cm, 또는 약 109　Ohm . cm 내지 약 1011　Ohm . cm 의 범위이다. 바람직하게는, 라미네이션 접착제는 또한 전기 광학 매질 자체와 유사한 온도에 따른 체적 저항률의 변동을 가질 것이다. 그 값들은 25℃ 및 50% 상대 습도에서 1 주일 동안 컨디셔닝된 후의 측정치들에 대응한다.
전기적 특성들에 더하여, 라미네이션 접착제는 접착제의 강도, 유연성, 라미네이션 온도에서 견디고 흐르는 능력 등을 포함한 여러 기계적 및 유동학적 기준들을 충족해야 한다. 모든 관련 전기적 및 기계적 기준들을 충족할 수 있는 상업적으로 입수가능한 접착제의 수는 적다.
전기 광학 디바이스의 전기 광학 성능을 개선하기 위한 하나의 방식은 이온성 액체를 포함한 무기 또는 유기 염과 같은 이온성 도펀트를 접착제 조성물에 첨가하는 것이다. 도펀트는 또한 저온 성능을 또한 향상시킬 수 있는 전기 광학 재료 층에 추가될 수도 있다. 예를 들어, 상업적으로 입수가능한 폴리우레탄 접착제 조성물의 성능을 개선시키기 위해, 조성물은 염 또는 다른 재료로 도핑될 수 있다. 그러한 도펀트의 예는 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트이다. 그러나, 그러한 도펀트로 제조된 일부 접착제 조성물은 활성 매트릭스 백플레인들, 특히 유기 반도체들로 제조된 트랜지스터들을 포함하는 것들을 손상시킬 수도 있음을 경험으로 알아냈다. 또한, 많은 접착제 조성물은 그러한 도펀트에 둔감하며 대응하는 전기 광학 어셈블리들은 저온에서 최적 미만의 스위칭 성능을 보인다는 것을 알았다.
본 발명은 전기 광학 어셈블리들을 포함하는 라미네이트 구조에 사용될 수 있는 접착제 조성물을 제공한다. 접착제 조성물은 상이한 메커니즘들을 통해, 이를 테면 열적으로, 화학적으로 및/또는 광 활성화를 통해 경화될 수도 있다. 경화 메커니즘에 의존하여, 접착제 조성물은 또한, 중합체 또는 중합체들 및 양이온성 중합체성 도펀트 또는 중합가능한 양이온성 도펀트에 더하여, 다른 첨가제를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 개시된 도펀트는 또한, 예를 들어, 전기 광학 재료 층의 바인더와 같은, 전기 광학 어셈블리의 다른 부분에 사용될 수도 있다. 본 발명의 접착제 조성물 (및/또는 바인더 조성물) 은 특히 저온에서 개선된 전기 광학 성능을 제공한다.
본 발명의 접착제 조성물은 폴리우레탄 분산액 또는 용액 또는 순 폴리우레탄을, 양이온성 중합체성 도펀트와 또는 중합가능한 양이온성 도펀트 및 다른 첨가제와, 액체 혼합을 위한 당업계에 알려진 장비를 사용하여 혼합함으로써 제조될 수도 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트를 포함한다. 기 R3, R4, R5 는 독립적으로 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 또는 알케닐 기, 또는 -(CH2)b-Q2-R2 기이고, b 는 2 내지 5 이고; R1, R2 는 수소, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기, 아릴 기, -OH, -SH, -NH2, -NHR1', 및 -NR1'R1'' 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; Q1, Q2 는 에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 폴리에틸렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 총 에틸렌 옥사이드 단위를 갖고 폴리프로필렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 프로필렌 옥사이드 단위를 갖고; R1', R1'' 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기이다. 기 R3, R4, R5 는 또한 6 내지 22 개 또는 10 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기일 수도 있다. 기 R1, R2 는 또한 수소, 1 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택될 수도 있다. 따라서, 양이온성 중합체성 도펀트의 분자 구조는 4급 암모늄 기, 및 적어도 하나의 폴리에테르 기를 포함한다. 양이온성 중합체성 도펀트의 반대 이온은 또한 접착제 층의 성능에 중요하다. 그것은 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온이다. 다원자 음이온은 적어도 3 개의 불소 원자를 포함할 수도 있다.
Figure pct00003
접착제 조성물의 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 부분의 수 평균 분자량은 약 400 달톤 내지 약 25,000 달톤, 보다 바람직하게는 약 500 달톤 내지 약 8,000 달톤, 더욱 더 바람직하게는 약 700 달톤 내지 약 5,000 달톤, 훨씬 더 바람직하게는 약 800 달톤 내지 약 2,000 달톤일 수도 있다. 여기서, 분자량 값은 다원자 음이온성 반대 이온을 포함하지 않는 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 종들의 수 평균 분자량에 대응한다. 즉, 분자량은 접착제 조성물에 존재하는 공유 결합에 의해 연결된 원자를 함유하는 단일 양이온성 중합체 종들의 수 평균 분자량에 대응한다. 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 - 음이온성 부분들의 화학량론이 관련된 종들의 양전하 : 음전하의 비율에 의존하여 변화할 것이라는 것이 당업자에게 명백하다.
접착제 조성물은 접착제 조성물의 총 고형물의 중량으로 약 0.3 중량% 내지 약 2 중량%, 바람직하게는 약 0.4 중량% 내지 약 3 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 1 중량% 의 양이온성 중합체성 도펀트를 함유할 수도 있다. 접착제 조성물의 총 고형물은 휘발성 용매 또는 휘발성 용매들을 제외한 접착제 조성물의 모든 성분들을 포함한다. 여기서, 휘발성 용매는 끓는점이 250℃ 이하인 물질이고 경화 조건 하에서 중합하지 않는다.
본 발명의 접착제 조성물은 폴리우레탄 및 화학식 IA 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트를 포함할 수도 있다.
Figure pct00004
식 중, R1, R2 는 독립적으로 수소, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기, 아릴 기, -OH, -SH, -NH2, -NHR1', 또는 -NR1'R1'' 이고; R6, R7 은 독립적으로 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 또는 알케닐 기이고; Q1, Q2 는 에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 폴리에틸렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 총 에틸렌 옥사이드 단위를 갖고 폴리프로필렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 프로필렌 옥사이드 단위를 갖는다. 기 R1, R2 는 또한 1 내지 22 개의 탄소 원자, 또는 6 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기일 수도 있다. 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 부분의 수 평균 분자량은 약 400 달톤 내지 약 25,000 달톤이고; Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온인 반대 이온이고; n 은 1 내지 6 이다. 화학식 IA 의 양이온성 중합체 도펀트는 4급 암모늄 기, 및 2 개의 에테르 또는 폴리에테르 기를 포함한다.
접착제 조성물의 양이온성 중합체성 도펀트의 예는 화학식 IB 으로 나타낸다.
Figure pct00005
식 중, R8 은 12 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 알케닐 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이 예에서, 양이온성 중합체성 도펀트의 분자 구조는 4급 암모늄 염을 포함하고, 여기서 4급 암모늄 염의 질소는 (a) 2 개의 폴리에테르 작용기, (b) 에틸 기, 및 (c) 지방 (fatty) 알킬/알케닐 사슬과 같은 4 개의 치환기를 갖는다. R6 이 수지로부터 유도되는 경우에, 이 재료는 이온성 액체 재료이고 상품명 IoLiLyte T2EG 로 Io-li-tec Nanomaterials 에 의해 공급된다. 수지로부터 유도된 탄화수소 기는 16 및 18 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및/또는 알케닐 사슬 및 14, 15, 및 17 개의 탄소 원자를 갖는 더 적은 양의 알킬 및/또는 알케닐 사슬의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 다른 접착제 조성물은 폴리우레탄 및 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함한다. 기 R9 는 수소 또는 메틸 기일 수도 있다. 기 R10 은 1 내지 10 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고; q 는 1 내지 5 이고, Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온인 반대 이온이고, n 은 1 내지 6 이다. 반대 이온은 또한 적어도 3 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온일 수도 있다. 화학식 II 에서 알 수 있는 바와 같이, 중합가능한 양이온성 도펀트의 분자 구조는 비닐 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기, 이미다졸륨 작용기 및 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온 반대 이온을 포함한다. 이 단량체는 경화 공정 동안, 그의 단독중합체를 제공하기 위해 자유 라디칼 중합을 통해 또는 알려진 방법, 예를 들어, 적절한 광개시제의 존재 시 UV 광을 통한 조사를 통해, 또는 열 여기로 접착제 조성물에 존재하는 다른 반응성 단량체와, 중합될 수 있다.
Figure pct00006
접착제 조성물은 접착제 조성물의 총 고형물의 중량으로 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 1.5 중량% 의 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함할 수도 있다. 접착제 조성물의 총 고형물은 휘발성 용매 또는 휘발성 용매들을 제외한 접착제 조성물의 모든 성분들을 포함한다. 여기서, 휘발성 용매는 끓는점이 250℃ 이하인 물질이고 경화 조건 하에서 중합하지 않는다.
접착제 조성물의 중합가능한 양이온성 도펀트의 양이온성 부분의 수 평균 분자량은 약 183 달톤 내지 약 415 달톤, 보다 바람직하게는 약 190 달톤 내지 약 300 달톤일 수도 있다. 여기서, 분자량 값은 다원자 음이온성 반대 이온을 포함하지 않는 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 종들의 수 평균 분자량에 대응한다. 즉, 분자량은 접착제 조성물에 존재하는 공유 결합에 의해 연결된 원자를 함유하는 단일 양이온성 중합체 종들의 수 평균 분자량에 대응한다. 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 - 음이온성 부분들의 화학량론이 관련된 종들의 양전하 : 음전하의 비율에 의존하여 변화할 것이라는 것이 당업자에게 명백하다.
접착제 조성물의 중합가능한 양이온성 도펀트의 예는 화학식 II 로 나타낸다.
Figure pct00007
양이온성 중합체성 도펀트 및 중합가능한 양이온성 도펀트의 다원자 음이온성 반대 이온의 비제한적인 예는, 트리플루오로아세테이트, 트리플루오로메틸 술포네이트, 테트라플루오로보레이트, 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 술폰산, 플루오로안티몬산, 헥사플루오로포스페이트, 헥사플루오로규산, 노나플루오로부탄술포네이트, 트리스(퍼플루오로알킬)트리플루오로포스페이트, 2,2,2-트리플루오로메틸술포닐-N-시아노아미드, 2,2,2-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]아세트아미드, 헵타데카플루오로옥탄술폰산, 1,1,1-트리플루오로-N-((트리플루오로메틸)술포닐)메탄술폰아미드, 비스(퍼플루오로에틸술포닐)아미드, 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 비스(플루오로술포닐)이미드, 플루오로트리플루오로메틸술포닐 이미드, (플루오로술포닐)(펜타플루오로에탄술포닐)이미드, (트리플루오로메틸술포닐)(펜타플루오로에탄술포닐)이미드, 및 (트리플루오로메틸술포닐)(노나플루오로부틸술포닐)이미드를 포함한다.
본 발명의 접착제 조성물은 폴리우레탄을 포함한다. 본 발명의 접착제 조성물은 수성 또는 비수성 매질에서 폴리우레탄 용액 또는 폴리우레탄 분산액의 형태일 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 접착제 조성물은 수성 폴리우레탄 분산액의 형태로 제공된다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 접착제 조성물은 코팅 공정에서 직접 및/또는 접착제의 분산액 또는 용액 중의 반응성 단량체의 용액에 의해 사용되어 본 명세서에서 설명된 바와 같은 접착제 층을 형성할 수도 있다. 일부 경우들에서, 수성 분산액은 하나 이상의 표면들에 접착제를 디포지션한 후 (예를 들어, 열의 적용을 통해) 제거될 수도 있는 물을 포함한다.
접착제 조성물은 접착제 조성물의 총 고형물의 중량으로 약 3 중량% 내지 약 60 중량%, 바람직하게는 약 15 중량% 내지 약 50 중량%, 더욱 바람직하게는 약 30 중량% 내지 약 40 중량% 의 폴리우레탄을 함유할 수도 있다. 접착제 조성물의 총 고형물은 휘발성 용매 또는 휘발성 용매들을 제외한 접착제 조성물의 모든 성분들을 포함한다. 여기서, 휘발성 용매는 끓는점이 250℃ 이하인 물질이고 경화 조건 하에서 중합하지 않는다.
일반적으로, 폴리우레탄은 디이소시아네이트를 수반하는 중합 공정을 통해 제조된다. 폴리우레탄의 비제한적인 예는 폴리에테르 폴리우레탄, 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레아, 폴리우레아, 폴리에스테르 폴리우레아, 폴리에스테르 폴리우레아, 폴리이소시아네이트 (예를 들어, 이소시아네이트 결합을 포함하는 폴리우레탄), 및 폴리카르보디이미드 (예를 들어, 카르보디이미드 결합을 포함하는 폴리우레탄) 를 포함한다. 폴리우레탄은 당업계에 알려진 방법들을 사용하여 제조될 수도 있다. 일반적으로, 폴리우레탄은 적어도 하나의 디이소시아네이트 화합물과, 이소시아네이트 기와 반응할 수 있는 적어도 2 개의 기를 포함하는 이차 시약의 반응에 의해 형성된다. 이차 시약은 디올 또는 폴리올일 수도 있다. 디올은 2 개 이상의 반응성 알코올 기를 갖는 올리고머일 수도 있다. 이작용성 (difunctional) 폴리올의 비제한적인 예는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 (PPO), 및 폴리테트라메틸렌 글리콜을 포함한다. 이차 시약은 디아민, 폴리아민, 및 2 개 이상의 티올 작용기를 갖는 시약일 수도 있다. 예를 들어, 1 초과의 타입의 디이소시아네이트 화합물이 활용될 수도 있으며; 1 초과의 타입의 이차 시약이 활용될 수도 있다.
디이소시아네이트는 2 개의 유리 이소시아네이트 기를 갖는 방향족, 지환족, 및 지방족 탄화수소를 포함하는 선형, 환형, 또는 분지쇄형 탄화수소일 수도 있다. 디이소시아네이트 화합물의 비제한적인 예는 4,4-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트)(H12MDI), α,α,α,α-테트라메틸자일렌 디이소시아네이트, 3,5,5-트리메틸-1-이소시아네이토-3-이소시아네이토메틸시클로헥산 이소포론 디이소시아네이트 및 이들의 유도체, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI) 및 이들의 유도체, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, m-이소프로페닐-α,α-디메틸벤질 이소시아네이트, 벤젠 1,3-비스(1-이소시아네이토-1-메틸에틸, 1-5 나프탈렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트, 트랜스-시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 비톨릴렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 디메틸 메탄 디이소시아네이트, 디- 및 테트라알킬 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디벤질 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트의 이성체, 1-메틸-2,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,6-디이소시아네이토-2,2,4-트리메틸 헥산, 1,6-디이소시아네이토-2,4,4-트리메틸 헥산, 1-이소시아네이토메틸-3-이소시아네이토메틸-3-이소시아네이토-1,5,5-트리메틸 시클로헥산, 염소화 및 브롬화 디이소시아네이트, 인-함유 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이토페닐 퍼플루오로에탄, 테트라메톡시 부탄-1,4-디이소시아네이트, 부탄-1,4-디이소시아네이트, 헥산-1,6-디이소시아네이트, 디시클로헥실 메탄 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 프탈산-비스-이소시아네이토에틸 에스테르, 또한 반응성 할로겐 원자를 함유하는 폴리이소시아네이트, 이를 테면 1-클로로메틸페닐-2,4-디이소시아네이트, 1-브로모메틸페닐-2,6-디이소시아네이트, 3-3-비스-클로로메틸에테르-4,4'-디페닐 디이소시아네이트를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 디이소시아네이트 화합물은 4,4-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트) 이다.
일부 폴리우레탄은 이온성 기 (예를 들어, 카르복실산 기) 를 포함하는 디올을 사용하여 형성될 수도 있다. 이온성 기는 폴리우레탄을 (예를 들어, 물에 분산된 경우) 안정화하는데 사용될 수도 있고/있거나 가교를 위해 활용될 수도 있다. 이온성 기를 포함하는 디올의 비제한적인 예는 디메틸올프로피온산 (DMPA), 디메틸올부탄산, 디메틸올펜탄산, 디에틸올프로피온산, 디에틸올부탄산, 1,4-디히드록시-2-부탄 술폰산, 1,5-디히드록시-2-펜탄 술폰산, 1,5-디히드록시-3-펜탄 술폰산, 1,3-디히드록시-2-프로판 술폰산, 디메틸올에탄 술폰산, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N,N-디메틸-2-디메틸올부틸아민, N,N-디에틸-2-디메틸올부틸아민, N,N-디메틸-2-디메틸올프로필아민을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 이온성 기는 카로복실산 기이다. 디올의 비제한적인 예는 디메틸올프로피온산, 디메틸올부탄산, 디메틸올펜탄산, 디에틸올프로피온산, 및 디에틸올부탄산을 포함하는 카르복실산 기, 폴리에스테르 디올, 및 다른 중합체성 카르복실산 기를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 이온성 기를 포함하는 디올은 디메틸올프로피온산이다.
폴리우레탄이 예시적인 접착제 재료로서 제공되지만, 당업자는 다른 타입의 접착제를 포함하는 접착제에 본 명세서에서 설명된 조성물 및 방법을 활용 가능할 것이다. 일부 실시형태들에서, 접착제는 아크릴을 포함한다. 소정의 실시형태들에서, 접착제는 2 개 이상의 타입의 접착제 (예를 들어, 폴리우레탄 및 아크릴) 를 포함한다.
본 발명의 접착제 조성물은 수성 또는 용매계 매질에서 용액 또는 분산된 물질의 임의의 조합일 수도 있는 적어도 2 개의 성분들을 블렌딩함으로써 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 성분들은 합성 중합 공정에 의해 형성될 수도 있으며, 하나의 성분은 제 2 중합체성 성분의 존재 시 중합되거나, 또는 양자 모두의 중합체는 동시에 형성될 수도 있다. 일부 경우들에서, 접착제 조성물은, 코팅 공정에서 직접, 및/또는 접착제의 분산액 또는 용액 중의 반응성 단량체의 용액에 의해 사용되는 접착제 분산액에 중합가능한 단량체를 유화시킴으로써 형성될 수도 있다. 일부 경우들에서, 단량체의 중합은 1 차 또는 2 차 스테이지 (즉, 경화) 에서 발생할 수도 있고 또한 잉크 표면 공극 충진 및 입자 합체 (예를 들어, 분산액을 사용하는 경우) 에 도움이 될 수도 있다.
접착제 재료는 2 개 이상의 반응성 작용기를 포함할 수도 있다. 반응성 작용기는 말단 기로서, 골격을 따라 또는 골격으로부터 연장된 사슬을 따라 위치될 수도 있다.
반응성 작용기는 일반적으로 하나 이상의 경화 종들, 예를 들어, 가교 시약 (crosslinking reagent), 사슬 연장제 등과 반응하도록 구성된 접착제에 존재하는 작용기를 지칭한다. 일부 실시형태들에서, 반응성 작용기는 경화 종들과 반응하여, 가교, 열가소성 연결, 2 개의 타입의 접착제 재료 사이의 결합 등과 같은 경화된 모이어티를 형성한다. 소정의 실시형태들에서, 반응성 작용기는 가교 시약과 같은 경화 종들과 반응하여 가교를 형성할 수도 있다. 일부 경우들에서, 반응성 작용기는 특정 세트의 조건 하에서, 예를 들어, 특정 범위의 온도에서 다른 반응성 작용기와 반응하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 반응성 작용기는 접착제 재료가 열가소성 건조를 겪도록 소정의 조건 하에서 반응할 수도 있다. 반응성 작용기의 비제한적인 예는 히드록실, 카르보닐, 알데히드, 카르복실레이트, 아민, 이민, 이미드, 아지드, 에테르, 에스테르, 술프히드릴 (티올), 실란, 니트릴, 카르바메이트, 이미다졸, 피롤리돈, 카보네이트, 아크릴레이트, 알케닐 및 알키닐을 포함한다. 다른 반응성 작용기가 또한 가능하고 당업자는 본 명세서의 교시에 기초하여, 이중 경화 접착제와 함께 사용하기 위한 적합한 반응성 작용기를 선택 가능할 것이다. 당업자는 또한, 본 명세서에서 설명된 경화 단계가 일반적으로 접착제 재료의 형성, 예를 들어, 폴리우레탄 골격과 같은 접착제 골격의 중합을 지칭하는 것이 아니라, 접착제 재료가 가교를 형성하도록 하는 접착제 재료의 추가의 반응이, 접착제가 기계적 특성, 점도, 및/또는 접착성의 상당한 변화를 겪도록 하는 열가소성 건조 등을 겪는다는 것을 이해할 것이다.
일부 실시형태들에서, 작용성 반응기는 전자기 방사선 (예를 들어, 가시광선, UE 광 등), 전자 빔, 증가된 온도 (예를 들어, 이를 테면 용매 추출 또는 축합 반응 동안 활용됨), 화학적 화합물 (예를 들어, 티올렌), 및/또는 가교제와 같은 자극의 존재 시 경화 종들과 반응한다. 예를 들어, 비닐 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머를 포함하는 접착제 조성물은 광개시제의 존재 시 UV 조사를 통해 기재 상에서 중합될 수도 있다. 화학식 II 의 중합가능한 양이온성 도펀트의 경우, 도펀트는 비닐 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머와 함께 중합될 수도 있고 동일한 중합체의 부분일 수도 있다.
다른 양태에서, 접착제 조성물은 또한 가교제를 포함할 수도 있다. 가교제는 이소시아네이트, 에폭시, 히드록실, 아지리딘, 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기를 포함할 수도 있다. 가교제의 비제한적인 예는 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDDE), 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르 (NGDE), O,O,O-트리글리시딜 글리세롤 (TGG), 글리시딜 메타크릴레이트의 단독중합체 및 공중합체, 및 N,N-디글리시딜아닐린을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 가교제를 포함하는 접착제는 가교제의 활성화 온도에 노출 시 가교될 수도 있다. 가교제는 접착제 조성물의 중량으로 약 100 ppm 내지 약 15,000 ppm 의 농도로 접착제 조성물에 존재할 수도 있다.
폴리우레탄 및 양이온성 중합체성 도펀트 또는 중합가능한 양이온성 도펀트 (각각 화학식 I 및 화학식 II 로 나타냄) 를 포함하는 본 발명의 접착제 조성물은 전기 광학 어셈블리에 접착제 층을 형성하는데 사용될 수 있다. 전기 광학 어셈블리는 전기 전도성 광 투과성 층, 전기 전도성 광 투과성 층과 전기 접촉하는 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 백플레인 기판을 순서대로 포함할 수도 있다. 백플레인 기판은 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극을 포함한다. 어셈블리는 전기 전도성 광 투과성 층과 픽셀 전극들 사이에 전위를 인가하도록 구성된다. 전기 광학 어셈블리는 전기 전도성 광 투과성 층과 전기 광학 재료 층 사이에 제 2 접착제 층을 더 포함할 수도 있다. 전기 광학 어셈블리는 전기 전도성 광 투과성 층, 전기 광학 재료 층, 제 1 접착제 층, 및 이형 시트를 순서대로 포함하는 전면 라미네이트 (FPL) 를 사용함으로써 제조될 수도 있다. 전기 광학 어셈블리는 또한 제 1 이형 시트, 제 1 접착제 층, 전기 전도성 광 투과성 층, 제 2 접착제 층, 및 제 2 이형 시트를 순서대로 포함하는 이중 이형 필름을 사용함으로써 제조될 수도 있다.
도 1 에 예시된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 전기 광학 어셈블리 (100) 는 전기 전도성 광 투과성 층 (또는 전면 전극) (110), 전기 광학 재료 층 (120), 및 복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극 (140) 을 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 어셈블리의 상이한 층들은 접착제 층과 함께 접합될 수 있다. 도 1 에서, 후면 전극 (140) 은 접착제 층 (130) 에 의해 전기 광학 재료 층에 부착된다.
일부 실시형태들에서, 도 2 에 예시된 바와 같이, 1 초과의 접착제 층이 전기 광학 어셈블리 (200) 에 존재할 수도 있다. 구체적으로, 이 예에서, 후면 전극 (240) 은 접착제 층 (230) 에 의해 전기 광학 재료 층 (220) 에 부착되고, 전기 전도성 광 투과성 층 (210) 은 접착제 층 (230) 과 동일하거나 또는 상이한 접착제를 포함할 수도 있는 접착제 층 (235) 에 의해 전기 광학 재료 층 (220) 에 부착된다.
전기 광학 어셈블리는 전기영동 디바이스일 수도 있다. 도 3 의 전기 광학 어셈블리 (300) 에 예시된 바와 같이, 전기 광학 재료 층 (325) 은 캡슐들 (350) 및 바인더 (360) 를 포함할 수도 있다. 캡슐들 (350) 은 전기 광학 재료 층 (325) 을 가로질러 전기장의 인가로 이동하도록 야기될 수 있는 하나 이상의 입자들을 캡슐화할 수도 있다. 그러한 일부 실시형태들에서, 전기 전도성 광 투과성 층 (310) 은 전기 광학 재료 층 (325) 에 직접 인접할 수도 있고 후면 전극 (340) 은 제 1 접착제 층 (330) 에 의해 전기 광학 재료 층에 부착된다. 예시적인 실시형태에서, 도 4 의 전기 광학 어셈블리 (400) 에 예시된 바와 같이, 후면 전극 (440) 은 제 1 접착제 층 (430) 에 의해 전기 광학 재료 층 (425) 에 부착될 수도 있고, 전기 전도성 광 투과성 층 (410) 은 제 2 접착제 층 (435) 에 의해 전기 광학 재료 층 (425) 에 부착될 수도 있다. 제 1 접착제 층 (430) 은 제 2 접착제 층 (435) 과 동일하거나 또는 상이한 접착제 조성물을 사용하여 형성될 수도 있다.
본 발명의 전기 광학 어셈블리는 전면 라미네이트 (FPL) 일 수도 있다. 그러한 전면 라미네이트에서, 전면은 최종 디스플레이의 전면 전극을 형성하도록 의도된 광 투과성 전기 전도성 층을 포함할 수도 있다. 전면은 중합체성 필름 또는 유사한 지지 층 (예를 들어, 상대적으로 얇은 전기 전도성 층을 지지하고 그 층을 기계적 손상으로부터 보호함) 을 포함할 수도 있다. 그러한 일부 실시형태들에서, 전기 광학 어셈블리는, 전면 라미네이트가 최종 디스플레이를 형성하기 위해 백플레인 전극에 라미네이팅되기 전에 제거되는, 이형 시트를 포함할 수도 있다.
예시적인 FPL 실시형태에서, 도 5 의 전기 광학 어셈블리 (500) 에 예시된 바와 같이, 전기 전도성 광 투과성 층 (510) 은 전기 광학 재료 층 (520) 에 인접할 수도 있다. 후면 전극 (530) 은 제 1 접착제 층 (530) 에 의해 전기 광학 재료 층 (520) 에 부착될 수도 있다. 제 1 접착제 층은 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트 또는 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는 접착제 조성물을 사용하여 형성된다.
본 발명의 전기 광학 어셈블리는 이중 이형 필름일 수도 있다. 다른 예시적인 이중 이형 필름 실시형태에서, 도 6 의 전기 광학 어셈블리 (600) 에 예시된 바와 같이, 제 1 이형 시트 (601) 는 제 1 접착제 층 (602) 에 의해 전기 광학 재료 층 (620) 상에 부착된다. 제 2 이형 시트 (604) 는 또한 제 2 접착제 층 (603) 에 의해 전기 광학 재료 층 (620) 의 다른 측에 부착된다. 제 1 접착제 층 (602) 및 제 2 접착제 층 (603) 은 동일하거나 또는 상이한 접착제 조성물을 사용하여 형성될 수도 있다. 적어도 하나의 접착제 조성물은 폴리우레탄 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트 또는 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함한다.
본 발명의 접착제 조성물은 접착제 층들을 형성하여 임의의 타입 및 수의 층들을 어셈블리 내의 하나 이상의 다른 층들에 부착시키는데 사용될 수도 있고, 어셈블리는 도면에 도시되지 않은 하나 이상의 추가적인 층들을 포함할 수도 있음을 이해해야 한다. 추가적으로, 도 1 내지 도 5 는 캡슐화된 전기영동 어셈블리들 및 디바이스들을 포함하는 특정 타입들의 전기 광학 어셈블리들을 예시하지만, 본 발명의 접착제 조성물은 액정, 억제된 (frustrated) 내부 반사, 및 발광 다이오드 어셈블리들과 같은 다양한 전기 광학 어셈블리들에 유용하다.
상기 설명된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 접착제 층은 전기 광학 재료 층의 전기 광학 매질의 전기적 상태를 변경하는데 필요한 전기장을 인가할 수도 있는 후면 전극과 전기 전도성 광 투과성 층 (또는 전면 전극) 사이에 위치된다. 즉, 접착제의 전기적 특성 (예를 들어, 저항률, 전도율) 은 전기 광학 매질에 인가된 전기장을 변화시킬 수도 있다. 접착제의 저항률이 너무 높으면, 접착제 층 내에서 상당한 전압 강하가 발생하여, 전극들에 걸친 전압의 증가를 요구할 수도 있다. 이러한 방식으로 전극들에 걸친 전압을 증가시키는 것은, 디스플레이의 전력 소비를 증가시킬 수도 있고, 관련된 증가된 전압을 핸들링하기 위해 더 복잡하고 고가의 제어 회로부의 사용을 요구할 수도 있기 때문에, 바람직하지 않다. 그에 반해서, 전기 광학 어셈블리에 걸쳐 연속적으로 연장할 수도 있는 접착제 층이 활성 매트릭스 디스플레이에서와 같이, 전극들의 매트릭스와 접촉하는 경우, 접착제의 체적 저항률이 너무 낮으면 안되거나, 또는 연속 접착제 층을 통한 전류의 측면 전도가 인접한 전극들 사이에 바람직하지 않은 누화를 야기할 수도 있다. 더욱이, 대부분의 재료의 체적 저항률은 온도의 증가에 따라 급속히 감소할 수도 있기 때문에, 접착제의 체적 저항률이 너무 낮으면, 실온보다 실질적으로 높은 온도에서의 어셈블리의 성능에 안 좋은 영향을 미친다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 접착제의 체적 저항률은 (예를 들어, 대략 200℃ 의 어셈블리의 동작 온도에서) 약 108 ohm . cm 내지 약 1012 ohm . cm, 또는 약 109 ohm . cm 내지 약 1011 ohm . cm 의 범위일 수도 있다. 다른 범위의 체적 저항률이 또한 가능하다. 그 값들은 25℃ 및 50% 상대 습도에서 1 주일 동안 컨디셔닝된 후의 측정치들에 대응한다. 경화 후 (예를 들어, 제 1 경화 및 제 2 경화 후) 의 접착제 층은 특정 평균 코트 중량을 가질 수도 있다. 예를 들어, 접착제 층은 약 2 g/m2 내지 약 25 g/m2 의 범위의 평균 코트 중량을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착제 층은 적어도 약 2 g/m2, 적어도 약 4 g/m2, 적어도 약 5 g/m2, 적어도 약 8 g/m2, 적어도 약 10 g/m2, 적어도 약 15 g/m2, 또는 적어도 약 20 g/m2 의 평균 코트 중량을 갖는다. 소정의 실시형태들에서, 접착제 층은 약 25 g/m2 이하, 약 20 g/m2 이하, 약 15g/m2이하, 약 10 g/m2 이하, 약 8 g/m2 이하, 약 5 g/m2 이하, 또는 약 4 g/m2 이하의 평균 코트 중량을 갖는다. 상기 언급된 범위의 조합이 또한 가능하다 (예를 들어, 약 2 g/m2 내지 약 25 g/m2, 약 4 g/m2 내지 약 10 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 20 g/m2, 약 8 g/m2 내지 약 25 g/m2). 다른 범위가 또한 가능하다. 경화 이전의 접착제 층은 (예를 들어, 접착제가 전기 광학 어셈블리의 전기적 및/또는 광학적 특성을 상당히 변경하지 않도록) 특정 평균 습윤 코트 두께를 가질 수도 있다. 예를 들어, 접착제 층은 약 1 미크론 내지 약 100 미크론, 약 1 미크론 내지 약 50 미크론, 또는 약 5 미크론 내지 25 미크론의 범위의 평균 습윤 코트 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착제 층은 약 25 미크론 미만, 약 20 미크론 미만, 약 15 미크론 미만, 또는 약 12 미크론 미만, 약 10 미크론 미만, 또는 약 5 미크론 미만의 평균 습윤 코트 두께를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서 (예를 들어, 접착제가 전기 광학 재료 층에 대해 습윤 코팅되는 실시형태들에서), 접착제 층은 약 1 미크론 내지 약 50 미크론, 또는 약 5 미크론 내지 25 미크론, 또는 약 5 미크론 내지 약 15 미크론의 평균 습윤 코트 두께를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서 (예를 들어, 접착제가 층 상에 코팅된 다음 전기 광학 재료 층에 라미네이팅되는 실시형태들에서), 접착제 층은 약 15 미크론 내지 30 미크론, 또는 20 미크론 내지 25 미크론의 평균 습윤 코트 두께를 가질 수도 있다. 다른 습윤 코트 두께가 또한 가능하다.
접착제 층은 전체 하부 층을 커버할 수도 있거나, 또는 접착제 층은 하부 층의 일부만을 커버할 수도 있음을 이해해야 한다.
또한, 접착제 층은 보통 더 두꺼운 접착제 층을 생성하는 라미네이트로서 적용될 수도 있거나, 또는 보통 라미네이트보다 얇은 층을 생성하는 오버코트로서 적용될 수도 있다. 오버코트 층은 접착제가 전기 광학 재료 층 표면 (또는 다른 표면) 상에 코팅될 수도 있도록 오버코트 전에 제 1 경화가 발생하고 오버코팅 후에 제 2 경화가 재료를 세팅하는 이중 경화 시스템을 활용할 수도 있다. 하부 표면이 거칠고 얇은 층만이 적용되는 경우 오버코트 층은 거칠 수도 있거나, 또는 하부 거친 표면을 평탄화하기 위해 오버코트 층이 사용될 수도 있다. 평탄화는, 오버코트 층이 예를 들어, 거친 표면을 평탄화하기 위해 적용되어, 임의의 공극에 충진하고, 표면을 평활하고, 전체 두께를 최소로 증가시키는데 충분한 접착제를 추가하는 단일 단계로 발생할 수도 있다. 대안적으로, 평탄화는 2 개의 단계들로 발생할 수도 있다. 오버코트 층은 거친 표면을 최소한으로 코팅하기 위해 적용되고 제 2 층은 평탄화하기 위해 적용된다. 다른 대안에서, 오버코트 층은 매끄러운 표면에 적용될 수도 있다.
다시 도 3 (및 4) 을 참조하면, 일부 실시형태들에서, 전기 광학 어셈블리는 전기 광학 재료 층 (325), 캡슐들 (350), 및 바인더 (360) 를 포함한다. 소정의 실시형태들에서, 바인더는 또한 상기 설명된 바와 같이, 접착제일 수도 있다. 예를 들어, 바인더는 폴리우레탄일 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 후면 전극은 디스플레이의 픽셀들을 정의하도록 패터닝된 하나 이상의 전극 층들을 포함한다. 예를 들어, 하나의 전극 층은 세장된 로우 전극들로 패터닝되고 제 2 전극 층은 로우 전극들에 직각으로 이어지는 세장된 컬럼 전극들로 패터닝될 수도 있으며, 픽셀들은 로우 및 컬럼 전극들의 교차점들에 의해 정의된다. 대안적으로, 일부 실시형태들에서, 하나의 전극 층은 단일의 연속 전극의 형태를 갖고, 제 2 전극 층은 디스플레이의 하나의 픽셀을 각각 정의하는 픽셀 전극들의 매트릭스로 패터닝된다. 디스플레이로부터 분리된 스타일러스, 프린트 헤드 또는 유사한 가동 전극과의 사용을 위해 의도된 다른 타입의 전기 광학 디스플레이에 있어서, 전기 광학 재료 층에 인접한 층들 중 오직 하나만이 전극을 포함하며, 전기 광학 재료 층의 대향 측 상의 층은 통상적으로, 가동 전극이 전기 광학 층을 손상시키는 것을 방지하도록 의도된 보호 층이다.
다시 도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5 를 참조하면, 전기 전도성 광 투과성 층은 중합체성 필름 또는 유사한 지지 층 (예를 들어, 상대적으로 얇은 광 투과성 전극을 지지할 수도 있고 상대적으로 무른 전극을 기계적 손상으로부터 보호함) 을 포함할 수도 있고, 후면 전극 (적용가능한 경우) 은 지지 부분 및 (예를 들어, 디스플레이의 개별 픽셀들을 정의하는) 복수의 픽셀 전극들을 포함한다. 일부 경우들에서, 백플레인은 디스플레이를 구동하는데 (예를 들어, 다양한 픽셀들을 디스플레이 상에 원하는 이미지를 제공하는데 필요한 디스플레이 상태들로 스위칭하는데) 필요한 전위를 픽셀 전극들 상에 생성하는데 사용되는 비선형 디바이스들 (예를 들어, 박막 트랜지스터들) 및/또는 다른 회로부를 더 포함할 수도 있다.
편의를 위해, 본 명세서, 실시예들, 및 첨부된 청구항들에서 채용된 소정의 용어들이 여기에 열거된다. 특정 작용기 및 화학 용어의 정의는 이하에 더 상세히 설명된다. 본 발명의 목적을 위하여, 화학 원소는 CAS 버전의 원소 주기율표 (Handbook of Chemistry and Physics, 75th Ed, inside cover) 에 따라 식별되고, 특정 작용기는 일반적으로 본 명세서에서 설명된 바와 같이 정의된다. 추가적으로, 유기 화학의 일반 원리 뿐만 아니라 특정 작용성 모이어티 및 반응성은 Organic Chemistry, Thomas Sorrell, University Science Books, 2nd Edition, Sausalito, 2006 에서 설명된다.
용어 "지방족" 은, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 작용기로 임의로 치환되는, 포화 및 불포화 양자 모두, 비방향족, 직쇄형 (즉, 비분지형), 분지형, 비환형, 및 환형 (즉, 탄소환형) 탄화수소를 포함한다. 당업자가 인식할 바와 같이, "지방족" 은 본 명세서에서 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 및 시클로알키닐 모이어티를 포함하도록 의도되지만, 이들에 한정되지 않는다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "알킬" 은 직선형, 분지형 및 환형 알킬 기를 포함한다. 유사한 관례가 "알케닐", "알키닐" 등과 같은 다른 일반 용어에 적용된다. 더욱이, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "알킬", "알케닐", "알키닐" 등은 치환 및 비치환된 기 양자 모두를 포괄한다. 소정의 실시형태들에서, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "지방족" 은 달리 나타내지 않는 한, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 그 지방족 기 (환형, 비환형, 치환, 비치환, 분지형 또는 비분지형) 를 나타내는데 사용된다. 지방족 기 치환기는 안정된 모이어티 (예를 들어, 지방족, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로지방족, 헤테로사이클릭, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 옥소, 이미노, 티오옥소, 시아노, 이소시아노, 아미노, 아지도, 니트로, 히드록실, 티올, 할로, 지방족아미노, 헤테로지방족아미노, 알킬아미노, 헤테로알킬아미노, 아릴아미노, 헤테로아릴아미노, 알킬아릴, 아릴알킬, 지방족옥시, 헤테로지방족옥시, 알킬옥시, 헤테로알킬옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 지방족티옥시, 헤테로지방족티옥시, 알킬티옥시, 헤테로알킬티옥시, 아릴티옥시, 헤테로아릴티옥시, 아크릴옥시 등, 이들 각각은 추가로 치환될 수도 있거나 또는 치환되지 않을 수도 있음) 의 형성을 초래하는, 본 명세서에서 설명된 치환기들 중 임의의 것을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다.
용어 "방향족" 은 당업계에 그 일상적 의미가 주어지고 단일 고리 (예를 들어, 페닐), 다중 고리 (예를 들어, 비페닐), 또는 적어도 하나가 방향족인 다중 융합 고리 (예를 들어, 1,2,3,4-테트라히드로나프틸, 나프틸, 안트릴, 또는 페난트릴) 를 갖는 방향족 탄소환형 기를 지칭한다. 즉, 적어도 하나의 고리는 공액 파이 전자 시스템을 가질 수도 있는 한편, 다른 인접한 고리는 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴 및/또는 헤테로시클릴일 수 있다.
용어 "아릴" 은 당업계에 그 일상적 의미가 주어지고, 단일 고리 (예를 들어, 페닐), 다중 고리 (예를 들어, 비페닐), 또는 적어도 하나가 방향족인 다중 융합 고리 (예를 들어, 1,2,3,4-테트라히드로나프틸, 나프틸, 안트릴, 또는 페난트릴) 를 갖는 임의로 치환된 방향족 탄소환형 기를 지칭한다. 즉, 적어도 하나의 고리는 공액 파이 전자 시스템을 가질 수도 있는 한편, 다른 인접한 고리는 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴 및/또는 헤테로시클릴일 수 있다. 알릴 기는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 임으로 치환될 수도 있다. 치환기는 이전에 언급된 치환기, 즉, 지방족 모이어티를 위해 또는 본 명세서에서 개시된 바와 같은 다른 모이어티를 위해 열거된 치환기 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 한정되지 않아, 안정된 화합물의 형성을 초래한다. 일부 경우들에서, 아릴 기는 각각 치환 또는 비치환될 수도 있는, 바람직하게 3-14 개의 탄소 원자를 갖는 안정된 단환형 또는 다환형 불포화 모이어티이다.
용어 "알케닐" 및 "알키닐" 은 당업계에 그 일상적 의미가 주어지고, 상기 설명된 알킬에 대한 길이 및 가능한 치환이 유사하지만, 각각 적어도 하나의 이중 또는 삼중 결합을 함유하는 불포화 지방족 기를 지칭한다.
화학식 I 및 화학식 II 로 나타낸 양이온성 도펀트의 반대 이온 Yn- 의 n- 지수는 반대이온 종들의 음전하의 값을 나타낸다. 다시 말해서, n 이 1 이면, 반대이온은 -1 의 전하를 갖고; n 이 2 인 경우, 반대이온은 -2 의 전하를 갖는 등이다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 본 발명의 소정의 특정 실시형태들을 예시하도록 의도되지만 청구항에 의해 정의된 바와 같이 그 범위를 한정하도록 의도되지 않는, 다음의 실시예들을 고려하여 추가로 인식될 것이다.
실시예들
폴리우레탄 분산액과 이온성 도펀트의 혼합물. 이하에 나타낸 부 (parts) 는 중량에 기초한다.
비교예 1A: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트 (BMIM PF6) 0.0500 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
비교예 1B: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 디시안아미드 (BMIM DCN) 0.0340 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
비교예 1C: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 보론 테트라플루오라이드 (BMIM BF4) 0.0373 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1D1: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 상품명 IoLiLyte T2EG 로 Io-li-tec Nanomaterials 에 의해 공급된, 화학식 IA 로 나타낸 화합물 0.0500 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1D2: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 상품명 IoLiLyte T2EG 로 Io-li-tec Nanomaterials 에 의해 공급된, 화학식 IA 로 나타낸 화합물 0.2000 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1D3: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 상품명 IoLiLyte T2EG 로 Io-li-tec Nanomaterials 에 의해 공급된, 화학식 IA 로 나타낸 화합물 0.3500 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1D4: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 상품명 IoLiLyte T2EG 로 Io-li-tec Nanomaterials 에 의해 공급된, 화학식 IA 로 나타낸 화합물 0.5000 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1D5: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 상품명 IoLiLyte T2EG 로 Io-li-tec Nanomaterials 에 의해 공급된, 화학식 IA 로 나타낸 화합물 0.6230 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다. 이 실시예의 중합체성 도펀트의 이온 함량은 NMR 실험을 통해 확인된 바와 같이 비교예 1A1 의 도펀트의 이온 함량과 등가이다. NMR 방법은 이하에 설명된다.
비교예 1E: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트 (BMIM PF6) 0.0500 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다. 상당한 화학량론적 양의 카르보디이미드 가교제 (XL702, Picassian 에 의해 공급됨) 가 추가되었다 (폴리우레탄의 카르보디이미드 대 카르복실산 작용기의 1:1 몰비).
비교예 1F: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 화학식 IA 로 나타내지만 반대 이온이 에틸 술페이트인 화합물 0.6405 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다. 이 실시예의 중합체성 도펀트의 이온 함량은 NMR 분광법을 사용하는 방법을 통해 확인된 바와 같이 비교예 1A 의 도펀트의 이온 함량과 등가이다. 상당한 화학양론적 양의 카르보디이미드 가교제 (XL702, Picassian 에 의해 공급됨) 가 추가되었다 (폴리우레탄의 카르보디이미드 대 카르복실산 작용기의 1:1 몰비).
실시예 1G: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 화학식 IA 로 나타낸 화합물 0.6405 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다. 이 실시예의 중합체성 도펀트의 이온 함량은 NMR 실험을 통해 확인된 바와 같이 비교예 1A 의 도펀트의 이온 함량과 등가이다. 상당한 화학양론적 양의 카르보디이미드 가교제 (XL702, Picassian 에 의해 공급됨) 가 추가되었다 (폴리우레탄의 카르보디이미드 대 카르복실산 작용기의 1:1 몰비).
실시예 1H1: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286g 및 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 (Bu4N PF6) 0.0500g 으로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1H2: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 (Bu4N PF6) 0.1000 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1H3: 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 (Bu4N PF6) 0.1500 부와 혼합된 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 1H4: 폴리우레탄 분산액 A (35% 고형물 함량) 286 부 및 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 (Bu4N PF6) 0.2000 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
전기 광학 어셈블리는 다음의 실시예 2 에서 설명된 바와 같이 비교예들 1A, 1B, 1C, 1E, 1F, 1H1, 1H2, 1H3, 1H4, 및 실시예들 1D1, 1D2, 1D3, 1D4, 1D5, 및 1G 로부터의 접착제 조성물을 사용하여 구성되었다.
비교예 2A - 어셈블리의 구성: 3-층 전기 광학 어셈블리가: (a) 저 에너지 이형 시트 상에 전기 광학 재료 층을 코팅함으로써 구성되었고; 전기 광학 재료 층은 음으로 하전된 백색 입자들, 양으로 하전된 흑색 입자들이 탄화수소 현탁 유체에 현탁된 캡슐화된 전기영동 매질을 포함한다. 캡슐들은 중합체성 바인더 내에 유지되었고; (b) 그 다음, 비교예 1A 의 접착 조성물은 전기 광학 재료 층의 표면 상에 습윤 코팅되었고; (c) 그 코팅은 크로스 드래프트 오븐에서 건조되었고, (d) 건조된 코팅은 백플레인 전극 상에 부착되었다. 접착제 층의 두께는 대략 40 ㎛ 이었다. 저 에너지 이형 시트를 제거한 후, 전기 광학 재료 층의 노출 측은 전면 전극에 어태치되어, 전기 광학 디스플레이를 제공하였고, 이는 온도 25℃ 및 상대 습도 50% 에서 5 일 동안 평형화되었다.
비교예 2B: 비교예 1B 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2C: 비교예 1C 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 2D1: 실시예 1D1 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 2D2: 실시예 1D2 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 2D3: 실시예 1D3 으로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 2D4: 실시예 1D4 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 2D5: 실시예 1D5 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2E: 비교예 1E 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2F: 비교예 1F 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 2G: 실시예 1G 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2H1: 비교예 1H1 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2H2: 비교예 1H2 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2H3: 비교예 1H3 으로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
비교예 2H4: 비교예 1H4 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
NMR 분광법을 통한 이온 함량의 결정: 접착제 조성물 중의 도펀트의 이온 함량은 1H-NMR 분광법에 의해 결정되었다. 구체적으로, 공지된 양의 페난트렌이 공지된 양의 접착제 조성물에 혼합되었다. 그 혼합물은 CDCl3 에 용해되었고 결과적인 용액의 1H-NMR 스펙트럼이 획득되었다. 도펀트의 이온 함량은 페난트렌 피크의 적분에 관한 대응하는 도펀트 피크의 적분에 의해 측정되었다.
광학 측정 방법: 각각의 전기 광학 어셈블리의 전기 광학 특성은 PR-650 SpectraScan 색도계 (colorimeter) 를 사용하여 측정되었다. 전기 광학 어셈블리는 전기장을 사용하여 그 백색 및 흑색 극단 상태들로 반복적으로 구동되었다. 그 다음, 백색 또는 흑색 디스플레이 상태 중 어느 하나로 구동되었고 그 반사율이 색도계를 통해 측정되었다. 측정은 상이한 온도에서 반복되었다.
색도계 측정으로부터 보고된 값은 반사율 값 L* 이다. L* 은 전기 광학 디바이스 유효성의 광학 스위칭 성능을 갖는다 (여기서 L* 은 일반적인 CIE 정의를 갖는다):
Figure pct00008
여기서 R 은 반사율이고 R0 은 표준 반사율 값이다).
전기 광학 디바이스의 콘트라스트비 (CR) 는 백색 상태의 반사율 대 어두운 상태의 반사율의 비율이다. 다시 말해서, 콘트라스트비는 식
CR = RWS / RDS
로 표현되고, 여기서 RWS 는 백색 상태의 반사율이고 RDS 는 디바이스의 어두운 상태의 반사율이다.
콘트라스트비는 RWS 및 RDS 의 반사율 측정치들로부터, 그리고 상기 언급된 식을 사용하여 결정되었다. 보다 구체적으로, RWS (백색 상태의 반사율) 는 0.4 초 동안 디바이스의 전극들 사이에 15V 의 전압을 인가한 후 Macbeth 분광광도계 (spectrophotodensiometer) (GretagMacbeth 에 의해 공급된 SpectroEye) 를 사용하여 측정되었다. 그 다음, 어두운 상태의 반사율은 극들을 스위칭하고 0.4 초 동안 디바이스의 전극들 사이에 15V 의 전압을 인가한 후 측정되었다. 더 높은 콘트라스트비가 바람직하다.
표 1 은 0℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 전기 광학 특성들에 대한 이 평가의 결과들을 나타낸다. 접착제 조성물은 비가교된 폴리우레탄을 포함한다.
표 2 는 0℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 전기 광학 특성들에 대한 이 평가의 결과들을 나타낸다. 접착제 조성물은 가교된 폴리우레탄을 포함한다.
표 3 은 25℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 전기 광학 특성들에 대한 이 평가의 결과들을 나타낸다. 접착제 조성물은 가교된 폴리우레탄을 포함한다.
값들은 백색 상태 (WS) 및 흑색 상태 (DS) 에서의 L* (명도 값) 을 나타낸다. 동일한 온도에서 대응하는 디스플레이에 대한 WS 와 DS 사이의 L* 의 차이 DR.
표 1: 0℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 광학 성능. 접착제 층의 접착제 조성물은 비가교된 폴리우레탄을 포함한다.
Figure pct00009
표 2: 0℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 광학 성능. 접착제 층의 접착제 조성물은 가교된 폴리우레탄을 포함한다.
Figure pct00010
표 3: 25℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 광학 성능. 접착제 층의 접착제 조성물은 가교된 폴리우레탄을 포함한다.
Figure pct00011
L* 의 값이 높을수록 디스플레이 상태의 외관이 더 밝다. 따라서, 백색 상태 (WS) 에 대해 높은 값들이 선호되고 흑색 상태 (DS) 에 대해 낮은 값들이 선호된다. 더 큰 DR 은 더 나은 광학 성능에 대응한다. 데이터는 본 발명의 실시예들 2D5 및 2G 가 비교예들 2A1, 2B, 2C, 2E, 및 2F 와 비교하여 저온에서 더 나은 전기 광학 성능을 보인다는 것을 나타낸다. 상기 언급된 바와 같이 비교예들 2A1, 2B, 2C, 및 2E 는 양이온성 도펀트를 포함한다. 비교예 2F 는 양이온성 중합체성 도펀트를 포함하지만 불소화되지 않은 반대 이온을 갖는다. 본 발명의 실시예들 2D5 및 2G 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 반대 이온을 갖는 양이온성 중합체성 도펀트를 포함한다. 또한, 이온 함량은 모든 실시예들에서 유사하다.
비교예 3A: 수성 필름 형성 폴리우레탄 분산액 (30% 고형물) 330g, N-메틸피롤리돈 1 부에 용해된 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트 (BMIM PF6) 1.0 부, 및 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐 포스핀 옥사이드 (TPO) 광개시제 0.05 부로 이루어진 혼합물을 제조하였다.
실시예 3B: 실시예 3A 에서 사용된 수성 필름 형성 폴리우레탄 분산액 (30% 고형물) 330 부, N-메틸피롤리돈 1 부에 용해된 화학식 IIA 로 나타낸 화합물 0.1 부, 및 광개시제로 이루어진 혼합물을 제조하였다. 화학식 IIA 의 화합물은 Hong Chen, 등의 "Polymerized Ionic Liquids: The Effect of Random Copolymer Composition on Ion Conduction", Macromolecules, 2009, 42, 4809-4816 에 기재된 바와 같이 2-브로모에틸 아크릴레이트와 1-에틸-1H-이미다졸의 반응에 의해 합성되었다.
비교예 4A - 전기 광학 어셈블리의 구성: 3-층 전기 광학 어셈블리가: (a) 저 에너지 이형 시트 상에 전기 광학 재료 층을 코팅함으로써 구성되었고; 전기 광학 재료 층은 음으로 하전된 백색 입자들, 양으로 하전된 흑색 입자들이 탄화수소 현탁 유체에 현탁된 캡슐화된 전기영동 매질을 포함한다. 캡슐들은 중합체성 바인더 내에 유지되었고; (b) 그 다음, 비교예 3A 의 접착제 조성물은 전기 광학 재료 층의 표면 상에 습윤 코팅되었고; (c) 그 코팅은 UV 광에 노출되어 중합체를 경화시켰고; (d) 건조된 코팅은 백플레인 전극 상에 부착되었다. 접착제 층의 두께는 대략 40 ㎛ 이었다. 저 에너지 이형 시트를 제거한 후, 전기 광학 재료 층의 노출 측은 전면 전극에 부착되어 전기 광학 디스플레이를 제공하였고, 이는 온도 25℃ 및 상대 습도 50% 에서 5 일 동안 평형화되었다.
비교예 4A: 비교예 3A 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예 4B: 실시예 3B 로부터의 접착제 조성물을 사용한 전기 광학 어셈블리.
실시예들 4A 및 4B 의 전기 광학 어셈블리의 전기 광학 특성들은 0℃ 에서 상기 설명된 바와 같이 (광학 측정 방법) 측정되었다.
표 4 는 0℃ 에서의 전기 광학 어셈블리들의 전기 광학 특성들에 대한 이 평가의 결과들을 나타낸다.
Figure pct00012
데이터는 본 발명의 실시예 4B (중합가능한 양이온성 도펀트를 포함함) 가 비교예 4A (비중합가능한 도펀트를 포함함) 와 비교하여 저온에서 더 나은 전기 광학 성능을 보인다는 것을 나타낸다.
이론에 얽매이지 않고, 작은 분자로서 접착제 층에 존재하는 도펀트는 층에서 확산 및 이동하고 그들 자신의 상 또는 도메인에서 분리될 수도 있다. 이것은 낮은 및 높은 전도성 도메인을 갖고 접착제 층의 전체 체적 저항률을 증가시키고, 결과적으로 전기 광학 어셈블리의 전기 광학 스위칭 성능을 감소시키는 접착제 층을 생성할 수도 있다. 이러한 도펀트 분리는 중합체성 도펀트로 발생할 가능성이 낮으며, 이는 이동성이 상당히 낮고 접착제 층을 통해 확산될 가능성이 낮을 수도 있다.

Claims (20)

  1. 접착제 조성물로서,
    폴리우레탄, 및 화학식 I 로 나타낸 양이온성 중합체성 도펀트를 포함하고,
    Figure pct00013

    식 중,
    R3, R4, R5 는 독립적으로 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 또는 알케닐 기, 또는 -(CH2)b-Q2-R2 기이고, b 는 2 내지 5 이고;
    R1, R2 는 수소, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기, 아릴 기, -OH, -SH, -NH2, -NHR1', 및 -NR1'R1'' 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
    Q1, Q2 는 에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 상기 폴리에틸렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 총 에틸렌 옥사이드 단위를 갖고 상기 폴리프로필렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 프로필렌 옥사이드 단위를 갖고;
    R1', R1'' 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기이고;
    상기 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 부분의 수 평균 분자량은 약 400 달톤 내지 약 25,000 달톤이고; 그리고
    Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온인 반대 이온이고; n 은 1 내지 6 인, 접착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다원자 반대 이온은 적어도 3 개의 불소 원자를 포함하는, 접착제 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 상기 접착제 조성물의 총 고형물 (total solids) 의 중량으로 약 0.3 중량% 내지 약 3 중량% 의 양이온성 중합체성 도펀트를 포함하는, 접착제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 비닐 아크릴레이트, 비닐 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 더 포함하는, 접착제 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 가교제를 더 포함하는, 접착제 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가교제는 이소시아네이트, 에폭시, 히드록실, 아지리딘, 아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기를 포함하는, 접착제 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온성 중합체성 도펀트의 상기 반대 이온 Yn- 는 트리플루오로아세테이트, 트리플루오로메틸 술포네이트, 테트라플루오로보레이트, 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 술폰산, 플루오로안티몬산, 헥사플루오로포스페이트, 헥사플루오로규산, 노나플루오로부탄술포네이트, 트리스(퍼플루오로알킬)트리플루오로포스페이트, 2,2,2-트리플루오로메틸술포닐-N-시아노아미드, 2,2,2-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]아세트아미드, 헵타데카플루오로옥탄술폰산, 1,1,1-트리플루오로-N-((트리플루오로메틸)술포닐)메탄술폰아미드, 비스(퍼플루오로에틸술포닐)아미드, 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 비스(플루오로술포닐)이미드, 플루오로트리플루오로메틸술포닐 이미드, (플루오로술포닐)(펜타플루오로에탄술포닐)이미드, (트리플루오로메틸술포닐)(펜타플루오로에탄술포닐)이미드, 및 (트리플루오로메틸술포닐)(노나플루오로부틸술포닐)이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는, 접착제 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온성 중합체성 도펀트는 화학식 IA 로 나타내고,
    Figure pct00014

    식 중,
    R1, R2 는 수소, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기, 아릴 기, -OH, -SH, -NH2, -NHR1', 및 -NR1'R1'' 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
    R6, R7 은 독립적으로 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 또는 알케닐 기이고;
    Q1, Q2 는 에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 상기 폴리에틸렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 총 에틸렌 옥사이드 단위를 갖고 상기 폴리프로필렌 옥사이드는 2 내지 100 개의 프로필렌 옥사이드 단위를 갖고;
    R1', R1'' 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 사슬을 갖는 알킬 기이고;
    상기 양이온성 중합체성 도펀트의 양이온성 부분의 수 평균 분자량은 약 400 달톤 내지 약 25,000 달톤이고; 그리고
    Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온인 반대 이온이고; n 은 1 내지 6 인, 접착제 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 양이온성 중합체성 도펀트는 화학식 IB 로 나타내고,
    Figure pct00015

    식 중, R8 은 12 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 알케닐 작용기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 접착제 조성물.
  10. 전기 광학 어셈블리로서,
    전기 전도성 광 투과성 층;
    전기 광학 재료 층;
    제 1 접착제 층; 및
    복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극을 순서대로 포함하고;
    상기 제 1 접착제 층은 제 1 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 광학 어셈블리는 상기 전기 전도성 광 투과성 층과 상기 전기 광학 재료 층 사이에 위치된 제 2 접착제 층을 더 포함하고, 상기 제 2 접착제 층은 제 1 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
  12. 전기 광학 어셈블리로서,
    전기 전도성 광 투과성 층;
    전기 광학 재료 층;
    제 1 접착제 층; 및
    이형 시트를 순서대로 포함하고;
    상기 제 1 접착제 층은 제 1 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
  13. 전기 광학 어셈블리로서,
    제 1 이형 시트;
    제 1 접착제 층;
    전기 광학 재료 층;
    제 2 접착제 층; 및
    제 2 이형 시트를 순서대로 포함하고,
    상기 제 1 접착제 층 및 상기 제 2 접착제 층 중 적어도 하나는 제 1 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
  14. 접착제 조성물로서,
    폴리우레탄, 및 화학식 II 로 나타낸 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하고,
    Figure pct00016

    식 중,
    R9 는 수소 또는 메틸 기이고;
    R10 은 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고;
    q 는 1 내지 5 이고;
    Yn- 는 적어도 2 개의 불소 원자를 포함하는 다원자 음이온인 반대 이온이고; n 은 1 내지 6 인, 접착제 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 상기 접착제 조성물의 총 고형물의 중량으로 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량% 의 중합가능한 양이온성 도펀트를 포함하는, 접착제 조성물.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 양이온성 중합체성 도펀트의 상기 반대 이온 Yn- 는 트리플루오로아세테이트, 트리플루오로메틸 술포네이트, 테트라플루오로보레이트, 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 술폰산, 플루오로안티몬산, 헥사플루오로포스페이트, 헥사플루오로규산, 노나플루오로부탄술포네이트, 트리스(퍼플루오로알킬)트리플루오로포스페이트, 2,2,2-트리플루오로메틸술포닐-N-시아노아미드, 2,2,2-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]아세트아미드, 헵타데카플루오로옥탄술폰산, 1,1,1-트리플루오로-N-((트리플루오로메틸)술포닐)메탄술폰아미드, 비스(퍼플루오로에틸술포닐)아미드, 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 비스(플루오로술포닐)이미드, 플루오로트리플루오로메틸술포닐 이미드, (플루오로술포닐)(펜타플루오로에탄술포닐)이미드, (트리플루오로메틸술포닐)(펜타플루오로에탄술포닐)이미드, 및 (트리플루오로메틸술포닐)(노나플루오로부틸술포닐)이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는, 접착제 조성물.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 중합가능한 양이온성 도펀트는 화학식 IIA 로 나타내는, 접착제 조성물.
    Figure pct00017
  18. 전기 광학 어셈블리로서,
    전기 전도성 광 투과성 층;
    전기 광학 재료 층;
    제 1 접착제 층; 및
    복수의 픽셀 전극들을 포함하는 후면 전극 층을 순서대로 포함하고;
    상기 제 1 접착제 층은 제 14 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
  19. 전기 광학 어셈블리로서,
    전기 전도성 광 투과성 층;
    전기 광학 재료 층;
    제 1 접착제 층; 및
    이형 시트를 순서대로 포함하고;
    상기 제 1 접착제 층은 제 14 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
  20. 전기 광학 어셈블리로서,
    제 1 이형 시트;
    제 1 접착제 층;
    전기 광학 재료 층;
    제 2 접착제 층; 및
    제 2 이형 시트를 순서대로 포함하고;
    상기 제 1 접착제 층 및 상기 제 2 접착제 층 중 적어도 하나는 제 14 항에 기재된 접착제 조성물을 사용하여 형성되는, 전기 광학 어셈블리.
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