TWI512382B - 電泳粒子、電泳粒子製備方法、電泳漿料組成物以及含有該電泳漿料組成物的電泳顯示裝置 - Google Patents

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Description

電泳粒子、電泳粒子製備方法、電泳漿料組成物以及含有該電泳漿料組成 物的電泳顯示裝置
本發明係關於電泳粒子、用於製備電泳粒子的方法、電泳漿料組成物以及電泳顯示裝置。本發明特別係關於可實現高對比度及響應反應速率(response reaction rate)、且具有高的雙穩定性及分散穩定性之電泳粒子、用於製備該等電泳粒子的方法、電泳漿料組成物以及含有該電泳漿料組成物的電泳顯示裝置。
電子紙(數位紙)，稱為電子報(E-paper)，其係指可方便攜帶且當需要之時容易帶出之電子裝置，就像是紙類的書籍、傳統的報紙或紙類的雜誌，可以在上面做記錄，功能就像紙一樣。
電子紙可以係電子顯示器的型式，其係有撓性且可以彎曲，相較於目前存在的平面顯示器其生產成本較低，且不需要區分背景燈光，因此能量效率遠超過平面顯示器。
電子紙具有高解析度或清晰度以及寬廣的視角，且在文字尚未完全消失甚至是沒有提供電源時具有記憶功能。
由於上述這些優點，電子紙可應用於廣泛的範圍，例如側面像紙一樣薄的電子書及移動式的圖片、可自我更新的報紙、用於行動電話的環保紙顯示器、可拋棄式的電視螢幕、電子壁紙及其類似物，因此電子紙在市場上具有龐大的潛力。
電子紙可代表性地分為電泳型式、液晶型式、碳粉型式(QR-LPD)、微機電系統(Micro Electro Mechanical System，MEMS)型式或其類似物。
在上述型式中，電泳型式係基於帶電顏料粒子漂浮在介電溶劑中的電泳，其中如果一電壓差施加在彼此相對的電極之間，帶電顏料粒子會藉由吸引力向相反電極移動以表現出彩色或暗色。
在電泳顯示器中，商品化的科技種類包含使用粒子作為有色顯示器裝置的微膠囊式(microcapsule-type)電泳顯示器及微杯式(microcup-type)電泳顯示器。
微膠囊式電泳顯示器係一種顯示器裝置，其中包含帶電粒子的分散液(dispersion)、流動的流體及其類似物定位在兩個彼此相對的電極之間；以及微杯式電泳顯示器係一種顯示器裝置，其中定義為分隔牆(partition wall)的凹面單元(concave unit)形成在兩個彼此相對且有帶電粒子的電極之間或者一帶電粒子漿料置於該凹面單元中。
先前已知，電子顯示器裝置不具有足夠的顯色性能或對比度以實際上應用於各種領域中，且當驅動電壓被消除時不能夠確保有適當地維持後像(afterimage)的能力或對於驅動電壓的反應性。
再者，在電泳顯示裝置中，一般使用在流動流體中的電泳粒子會被分散，然而，先前已知根據電泳粒子的種類其會具有顯著不同的密度，因此，如果一起應用，可能不易確保電泳粒子之雙穩定性，且不能穩定地分散在流動的流體中，因而可能會產生聚集。
此外，先前已知電泳粒子的製備方法係涉及一個複雜的製程或需要長時間的聚合，因此在經濟考量上是無法實行的，並且由於各種製程的條件或各種因素導致其再現性低。
本發明之一目的在提供電泳粒子，其在電泳漿料中具有高的雙穩定性及分散穩定性，且其可實現高對比度及響應反應速率。
本發明之另一目的在提供一種用於製備該等電泳粒子的方 法。
本發明之再一目的在提供一種包含該等電泳粒子之電泳漿料組成物。
本發明尚有一目的在提供一種電泳顯示裝置，其可展現高對比度及經改善的可見度以產生高清晰度的文字。
本發明提供一種電泳粒子，其包含一白色無機粒子以及一形成在該白色無機粒子的表面上之高分子樹脂層，該高分子樹脂層包含一芳香二胺化合物殘基(aromatic diamine compound residue)及一芳香醯鹵基殘基(aromatic acyl halide residue)。
本發明亦提供一種用於製備電泳粒子的方法，包含將一包含一芳香醯鹵基有機溶劑與一白色無機粒子混合；以及將該白色無機粒子從該有機溶劑中回收，並將該所回收的白色無機粒子與一含有一芳香二胺化合物之水性溶液混合。
本發明亦提供一種電泳漿料組成物，其包含該電泳粒子以及一流動的流體。
本發明亦提供一種電泳顯示器，其包含兩個彼此相對的基板、形成在該兩個基板之間的電泳元件、以及定位在該電泳元件中的上述電泳漿料組成物。
根據本發明之電泳粒子、用於製造該電泳粒子的方法、電泳漿料組成物以及電泳顯示裝置之特定的實施例，將會在以下詳細說明。
根據本發明之一實施例，本發明提供一種電泳粒子，其包含一白色無機粒子以及一形成在該白色無機粒子的表面上之高分子樹脂層，該高分子樹脂層包含一芳香二胺化合物殘基及一芳香醯鹵基殘基。
經由實驗，本發明人証實由如下所述之特定製備方法所獲得的電泳粒子具有較低的密度，因而在電泳顯示漿料中具有較高的雙穩定性及分散穩定性，且可應用於電泳顯示裝置以實現高對比度及響應反應速率，而完成本發明。
特別是，由於該電泳粒子包含一具有上述特定化學結構的高分子樹脂層，相較於那些只包含白色無機粒子之電泳粒子其可具有低的密 度值，因此，即使與其他種類的電泳粒子混合，舉例而言，例如氧化鐵(iron oxide)、鉻酮(chrome copper，CrCu)、碳黑(carbon black)以及其類似物之有色粒子，根據密度不同，在電泳漿料中雙穩定性不會大幅的降低，且在流動的流體中粒子能穩定地分散而不會產生粒子的聚集。
在本文所使用的「電泳粒子」係指能具有帶電特性的粒子，且經由在兩電極之間供給一特定電壓的吸引力，電泳粒子可向相反的帶電電極移動，因而表現出彩色或暗色。
該白色無機粒子係指具有有色或暗色的無機粒子，其是白色或可在視覺上劃分為白色，且在特定舉例中其可包含二氧化鈦(titanium oxide，TiO2 )、氧化鎂(magnesium oxide，MgO)、氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、氧化鈣(calcium oxide,CaO)、氧化鋯(zirconium oxide，ZrO2 )或其混合物。
再者，白色無機粒子可具有最大直徑為10nm至10μm，較佳為30nm至1μm，以及更佳為100nm至800nm。
如果白色無機粒子的最大直徑過大時，粒子流速可能會降低，或使用電泳粒子的顯示器裝置的畫素可能會減少；如果白色無機粒子的直徑過小時，對比度可能會大幅地降低。
同時，該高分子樹脂層形成在該白色無機粒子的表面上，且更特別是，其可包圍在白色無機粒子的表面。
而且，高分子樹脂層可包含一芳香二胺化合物殘基及一芳香醯鹵基殘基。
在本文所使用的「殘基」係指當一特定化合物參與在一化學反應時，包含在該化學反應式的所得產物中之特定部分或元件，且其係來自於特定化合物。
舉例而言，「芳香二胺化合物殘基」及「芳香醯鹵基殘基」分別係指來自於使用在該高分子樹脂層的形成過程中的一芳香二胺化合物或一芳香醯鹵基之部份或重複元件。
如以下所描述的製備方法，在一芳香醯鹵基化合物與該白色無機粒子的表面結合後，一芳香二胺化合物在其中反應以提供電泳粒子，因而在高分子樹脂層中，該芳香二胺化合物殘基及芳香醯鹵基殘基可經由 一醯胺鍵連接。
該芳香醯鹵基可包含由至少兩個醯鹵基取代的芳香環，其可以係一由至少兩個醯鹵基取代的C6-20芳香環。
芳香醯鹵基化合物的特定舉例可包含下列化學式2之化合物。
在化學式2中，Ar1 係為C6-20的亞芳基(arylene group)，且HaI係為一鹵原子，例如是氯(Chorine，Cl)、溴(Bromine，Br)以及碘(iodine，I)。
此外，n係為一從2至10的整數，且其可根據Ar1 的取代基的數目決定。
該芳香二胺化合物係指由兩個胺基取代的芳香環，其可包含下列化學式1之化合物。
化學式1H 2 N-R 1 -NH 2
在化學式1中，R1 係為C6-20的亞芳基(arylene group)。
同時，該高分子樹脂層可具有為1nm至50μm之厚度，且較佳為10nm至1μm。
如果該高分子樹脂層過厚，使用電泳粒子的電泳顯示裝置的對比度可能會降低；如果該高分子樹脂層過薄，由於粒子密度高則雙穩定性無法維持。
如以上所述，包含該白色無機粒子及該高分子樹脂層的電泳粒子可具有較低的密度，例如，3.9g/cm2 或更小之密度，且較佳係為3.0g/cm2 至3.8g/cm2 之密度。
而且，該電泳粒子可包含至少兩層如上述說明之高分子樹脂層。
根據本發明之另一實施例，本發明提供一種用於製備電泳粒子的方法，其包含：將一包含一芳香醯鹵基之有機溶劑與一白色無機粒子混合；以及將該白色無機粒子從該有機溶劑中回收，並將該所回收的白色無機粒子與一含有芳香二胺化合物之水性溶液混合。
在將一包含芳香醯鹵基之有機溶劑與一白色無機粒子混合之步驟中，一芳香醯鹵基化合物可結合於該白色無機粒子的表面，且該白色無機粒子被回收，並與一含有一芳香二胺化合物之水性溶液混合，因而經由界面聚合作用(interfacial polymerization)在該白色無機粒子之表面上形成一高分子樹脂層。
根據本發明之一實施例，該高分子樹脂層之詳細說明如關於電泳粒子之上述說明。
在製備方法中，特別是疏水性的白色無機粒子與有機溶劑中的一芳香醯鹵基反應，經由反應得到的該白色無機粒子與一含在水性溶劑中的一芳香二胺化合物反應，然後發生界面聚合作用，因此在較短時間內在該白色無機粒子的表面上形成一具有高再現性的高分子樹脂層。
具體而言，在該有機溶劑中的芳香醯鹵基與在該水性溶劑中的芳香二胺化合物的兩個液態相不會混合，因而形成一界面，且芳香二胺化合物及芳香二胺化合物在該界面處反應以形成一高分子，因此在該白色無機粒子的表面上形成一高分子樹脂層。
界面聚合作用在兩個液態相之間係為一可逆反應，其中在反應群組之間的等價(equivalency)就如同在平衡聚縮反應(equilibrium polycondensation)中一樣並不重要，且具有較高的重量平均分子量的高分子化合物可在短時間內組成。
而且，將該含有芳香醯鹵基之有機溶劑與白色無機粒子混合，及將該所回收的白色無機粒子與一芳香二胺化合物混合之步驟，可分別在20℃至40℃的1小時內進行。
將該含有芳香醯鹵基之有機溶劑與該白色無機粒子混合的 步驟，可藉由加入芳香醯鹵基至該有機溶劑中並且攪拌來進行。
在攪拌時可使用的設備及方法沒有特別限制，例如，攪拌可在20℃至40℃以100rpm至1,000rpm的速度進行10分鐘至1小時。
本發明可以使用的有機溶劑沒有特別的限制，特定的舉例可包含：例如是苯(benzene)、氯仿(chloroform)、乙醚(diethylether)、甲苯(toluene)、己烷(hexane)、四氯化碳(carbon tetrachloride)及其類似物之有機溶劑；以及例如是十氫化萘(decahydronaphthalene，DECLIN)、5-亞乙基-2-降伯烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪油(fatty oils)、石蠟油(商品名Isopar G、Isopar L、Isopar M及其類似物)及其類似物之烴類(hydrocarbons)化合物；例如是甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、苯基二甲苯基乙烷(phenylxylylethane)、十二烷基苯(dodecylbenzene)、烷基萘(alkylnaphthalene)及其類似物之芳香族碳氫化合物(aromatic hydrocarbons)；例如是全氟萘烷(perfluorodecalin)、全氟甲苯(perfluorotoluene)、全氟二甲苯(perfluoroxylene)、二氯三氟甲苯(dichlorobenzotrifuoride)、3,4,5-三氯三氟甲苯(3,4,5-trichlorobenzotrifuoride)、氯五氟苯(chloropentafluoro-benzene)、二氯壬烷(dichlorononane)、五氯苯(pentachlororbenzene)及其類似物之鹵化(halogenated)溶劑；全氟(perfluoro)溶劑；例如是全氟聚烷基乙醚(perfluoropolyalkylether)之含有高分子之低分子量鹵素溶劑，及其類似物。
根據反應、攪拌的條件及類似情況，在該有機溶劑中芳香醯鹵基的濃度可以被控制，例如，其可以在0.1wt%至20wt%之間。
同時，將所回收的白色無機粒子與一含有一芳香二胺化合物之水性溶液混合之步驟，可藉由加入芳香二胺化合物至水性溶液中並且攪拌來進行。
在攪拌時可使用的設備及方法沒有特別限制，例如，攪拌可在20℃至40℃以100rpm至1,000rpm的速度進行10分鐘至1小時。
水性溶液係指水(H2 O)或一含有水及一水溶性物質的溶液。
該水溶性物質的溶液之舉例沒有特別限定，其可包含各種水溶性鹽類或不會改變芳香二胺化合物之特性的水溶性物質。
而且，在界面聚合反應中，可藉由聚縮反應產生鹽酸 (hydrochloric acid)，且鹽酸可與像是二胺化合物及其類似物的路易斯鹼(Lewis base)反應以降低反應速率。
因此，水性溶液可進一步包含鹼金屬化合物(alkali compound)，例如，碳酸鈉(Na2 CO3 )、氰化鈉(NaCN)、氫氧化鈉(NaOH)及其類似物。
根據反應、攪拌的條件及類似情況，在該水性溶液中芳香二胺化合物的濃度可以被適當地控制，例如，其可以在0.1wt%至20wt%之間。
該白色無機粒子、芳香二胺化合物、芳香醯鹵基及高分子樹脂層之詳細說明如上述說明。
在將該含有芳香醯鹵基的有機溶劑與該白色無機粒子混合之後，該混合溶液可被過濾以回收具有芳香醯鹵基連接在表面的白色無機粒子。
再者，將所回收的白色無機粒子與一含有芳香二胺化合物之水性溶液混合之後，該所回收的白色無機粒子是芳香醯鹵基連接在其表面之白色無機粒子，該混合水性溶液過可被過濾以獲得電泳粒子，其中在白色帶電粒子的表面上形成特定之高分子樹脂層。
同時，該電泳粒子的製備方法可進一步包含從水性溶液中回收白色無機粒子的步驟，及中和該所回收白色無機粒子的步驟。
於界面聚合作用進行的期間，在白色帶電粒子的表面上形成一特定的高分子樹脂層，且可能會產生鹽酸，如果在電泳粒子中含有鹽酸，則電泳漿料的穩定度或電泳顯示裝置的性能可能會減少。
因此，製備電泳粒子可使用一鹼化合物中和，例如，碳酸鈉(Na2 CO3 )、氰化鈉(NaCN)、氫氧化鈉(NaOH)及其類似物。
具體而言，所回收的無機粒子的中和步驟可包含將所回收的白色無機粒子與水性溶液混合，該水性溶液包含至少一種選自由碳酸鈉(Na2 CO3 )、氰化鈉(NaCN)及氫氧化鈉(NaOH)所組成之群組的化合物。
此外，電泳粒子的製備方法可進一步包含乾燥所獲得的電泳粒子。
經由乾燥的步驟，包含在電泳粒子中的有機溶劑或水性溶液可被去除。
在進行乾燥時可使用的特定的方法及設備沒有特別限制，且可使用一般在電泳粒子的製備方法中所使用的設備及方法，例如可使用藉由熱風或熱源乾燥或冷凍乾燥及其類似的方法。
並且，在電泳粒子的製備方法中，經由重複將一含有一芳香醯鹵基的有機溶劑與白色無機粒子混合的步驟及從有機溶劑中回收白色無機粒子的步驟，以及將所回收的無機粒子與一芳香二胺化合物混合至少兩次，則在電泳粒子上可提供明顯可區分的兩層或更多層之高分子樹脂層，該高分子樹脂層如上述說明形成在白色無機粒子的表面上。
同時，根據本發明之另一實施例，本發明提供一種電泳漿料組成物，包含上述說明之電泳粒子以及一流動的流體。
如研究結果所示，發明人確定含有具有上述結構的電泳粒子之電泳漿料可具有較高的雙穩定性及分散穩定性，且該電泳漿料可應用於電泳顯示裝置以實現高對比度及響應反應速率。
在本文所使用的「電泳漿料」係指含有一流動的流體、電泳粒子以及視情況地選擇其他成分(例如添加劑像是染料、穩定劑、分散劑或其類似物)之分散態相物質，其中該成分可在一特定的驅動電壓下反應或驅動。
該流動的流體，可使用具有20cP或更少黏度之溶劑，更佳的是具有20cP或更少黏度之以烴類為基礎(hydrocarbon-baesd)溶劑，但不限於此。
可使用具有2至30之介電常數的溶劑作為該流動的流體。
該流動的流體之舉例可包含：烴類(hydrocarbons)化合物，例如是十氫化萘(decahydronaphthalene，DECLIN)、5-亞乙基-2-降伯烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪酸(fatty acids)、石蠟油(商品名Isopar G、Isopar L、Isopar M及其類似物)；芳香族碳氫化合物(aromatic hydrocarbons)，例如是甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、苯基二甲苯基乙烷(phenylxylylethane)、十二烷基苯(dodecylbenzene)、烷基萘(alkylnaphthalene) 及其類似物；鹵化(halogenated)溶劑，例如是全氟萘烷(perfluorodecalin)、全氟甲苯(perfluorotoluene)、全氟二甲苯(perfluoroxylene)、二氯三氟甲苯(dichlorobenzotrifuoride)、3,4,5-三氯三氟甲苯(3,4,5-trichlorobenzotrifuoride)、氯五氟苯(chloropentafluoro-benzene)、二氯壬烷(dichlorononane)、五氯苯(pentachlororbenzene)及其類似物；全氟(perfluoro)溶劑；含有像全氟聚烷基乙醚(perfluoropolyalkylether)及其類似物此類高分子之低分子量鹵素溶劑，但不限於此。
該電泳漿料組成物可進一步包含至少一種選自由氧化鐵(iron oxide)、鉻酮(chrome copper，CrCu)以及碳黑(carbon black)所組成的群組的有色粒子。
該流動的流體可使用在一適當的內容物中，該內容物考慮到電泳粒子的量，且電泳粒子可依據所使用額外的添加劑作適當地調整。
並且，該電泳漿料組成物的製備方法沒有特別地限制，可使用製備一般帶電粒子漿料的已知方法，沒有特定的限制。
舉例而言，電泳粒子及流動的流體可經由一般的方法混合以形成均勻分散的電泳漿料，如：研磨(grinding)、碾磨(milling)、球磨(attriting)、氣流磨(microfluidizing)、或超音波技術(ultrasonification)及其類似之方法。
該電泳漿料可進一步包含至少一種選自於由電荷控制劑及分散穩定劑所組成之群組的添加劑。
同時，根據本發明又一實施例，本發明提供一種電泳顯示器，其包含：兩個彼此相對的基板；一形成在該兩個基板之間的電泳元件；以及定位在該電泳元件中如上述說明之電泳漿料組成物。
由於含有特殊的電泳粒子之電泳漿料的高穩定性及反應性，該電泳顯示裝置在供給一驅動電壓時可實現良好的反應性及雙穩定性，且其可展現高的對比度及經改善的可見度以產生高清晰度的文字及影像。
「基板」係指在含有電泳元件之電泳顯示裝置中的兩側，例如，構成上/下兩側的底側(base side)。
在基板的一側上、或包含在基板中可形成各種的層或結構、或用於電泳的電極及其類似物。
因此，基板可包含一基底層(base layer)、一導電的基底層、一電極層及其類似物。
該基底層沒有特別地限制只要可被使用作為顯示器裝置的基底或基板，例如可使用熱塑性樹脂或熱固性樹脂、或可使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚丙烯睛(polyacrylonitrile，PAN)、聚亞醯胺(Polyimide，PI)、玻璃及其類似物。
該導電的基底層可包含一般使用在顯示器裝置已知的導電性材料，並沒有特定的限制，例如可使用碳奈米管(Carbon nanotube，CNT)、導電性的高分子及其類似物。
在該電極層中，在可使用在顯示器裝置中使用的已知電極材料沒，並有特定的限制，但最好至少一個包含在兩個基板中的電極材料係為透明電極材料，例如氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2 )、氧化鋅(ZnO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)及其類似物。
該電泳元件係指如果一電壓差施加在彼此相對的電極之間，帶電粒子藉由吸引力移動至電極以表現出彩色或暗色的一元件。
該電泳元件可包含上述說明的電泳漿料。
該電泳元件的形狀或結構沒有特別地限制，例如其可包含一微膠囊(microcapsule)或一微杯(microcup)結構。
「微杯」係指形成在電泳顯示裝置中的杯型凹部，例如其可係為經由兩個彼此相對的電極包圍的空間，且在電極之間形成的一分隔牆(partition wall)。
「微膠囊」係指形成在電泳顯示裝置中的球形或橢圓形的密閉容器且具有微米(μm)的直徑。
藉由形成在電泳元件中的分隔牆可定義出微杯的大小及形狀，且可根據所製造的電泳顯示裝置的特性、大小及其類似條件適當地控制。
舉例而言，該分隔牆可具有10μm至100μm的高度、5μm 至50μm的厚度，以及各種形狀的橫截面，如：矩形、正方形、梯形及其類似的形狀，但不受此限制。
該微杯可具有一平面形狀，如：圓形、三角形、四邊形、橢圓形或各種多邊形。
根據所製造的顯示裝置的特性可控制微膠囊的大小及材料，例如每個微膠囊可具有最長直徑10μm至200μm的圓形或橢圓形。
該微膠囊可以一黏合劑或一有機溶劑與基底結合在一起以構成一電泳元件，但不受此限制，且可使用於微膠囊式的電泳顯示裝置所已知的任何形狀的電泳元件，而沒有特定的限制。
如上述說明之電泳電漿組成物係定位在電泳元件中，也就是說在特定流動的流體中可包含電泳粒子的流動。
在電泳漿料中流動的流體的體積比可為40%至95%。
根據本發明，提供電泳粒子，可實現高對比度及響應反應速率，且在電泳漿料中具有高的雙穩定性及分散穩定性、一種製備該等電泳粒子的方法、一種含有該等電泳粒子之電泳漿料組成物、以及一種包含該電泳漿料組成物之電泳顯示裝置。
第1圖顯示在範例1中所獲得之電泳粒子之掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)影像圖；第2圖顯示在範例2中所獲得之電泳粒子之掃描式電子顯微鏡影像圖；第3圖顯示在範例3中所獲得之電泳粒子之掃描式電子顯微鏡影像圖；第4圖顯示在比較性範例中所獲得之電泳粒子之掃描式電子顯微鏡影像圖；第5圖顯示範例1及比較性範例之電泳粒子的雙穩定性評估結果之曲線圖，如實驗性範例2之測定方法；以及第6圖顯示供給電壓至使用範例1至範例3及比較性範例之 電泳粒子所製造的電泳顯示裝置之單元之圖片。
本發明參照以下的範例作詳細地說明。然而，這些範例僅用以說明本發明，並非用以限定本發明。
範例：電泳粒子之製備 範例1
將三甲磺醯氯(Trimesoyl chloride，TMC)以1重量%之濃度溶解在石蠟油Isopar G中，並將該溶液在室溫下以250rpm之轉速攪拌。
將30g的二氧化鈦(titanium oxide，TiO2 )加入至上述含有TMC溶解在其中的石蠟油Isopar G溶液中，並將該混合液在室溫下以400rpm之轉速攪拌30分鐘。
攪拌完成之後，將石蠟油Isopar G溶液過濾以回收TiO2 。
接著，將間-苯二胺(m-phenylene diamine，MPD)以1重量%之濃度溶解在純水(H2 O)中，並將該混合液在室溫下以250rpm之轉速攪拌。
將過濾回收的TiO2 加入至有MPD溶解在其中之水性溶液，並將該混合液在室溫下以400rpm之轉速攪拌30分鐘。
攪拌完成之後，將該水性溶液過濾以回收TiO2 。
將過濾回收的TiO2 接著導入至碳酸鈉(Na2 CO3 )水性溶液中(濃度為0.5重量%)，並將該混合液在室溫下以400rpm之轉速攪拌30分鐘。
攪拌完成之後，將該Na2 CO3 水性溶液過濾以回收TiO2 ，再將回收的TiO2 冷凍乾燥以獲得電泳粒子。
範例2
除了將TMC溶解在石蠟油Isopar G中之濃度改為3重量%，及將MPD溶解在水性溶液中之濃度改為3重量%外，範例2獲得電泳粒子之方法與範例1相同。
範例3
除了將TMC溶解在石蠟油Isopar G中之濃度改為5重量%，及將MPD溶解在水性溶液中之濃度改為5重量%外，範例3獲得電泳 粒子之方法與範例1相同。
比較性範例：電泳粒子之製備
將間苯二胺(m-phenylene diamine，MPD)以1重量%之濃度溶解在純水中，並將該混合液在室溫下以250rpm之轉速攪拌。
將30g的二氧化鈦(titanium oxide，TiO2 )加入至有MPD溶解在其中之水性溶液，並將該混合液在室溫下以400rpm之轉速攪拌30分鐘。
攪拌完成之後，將該水性溶液過濾以回收TiO2 。
接著，將三甲磺醯氯(Trimesoyl chloride，TMC)以1重量%之濃度溶解在石蠟油Isopar G中，並將該混合液在室溫下以250rpm之轉速攪拌。
將過濾回收的TiO2 加入至含有TMC溶解在其中的石蠟油ISOPAR G溶液中，並將該混合液在室溫下以400rpm之轉速攪拌30分鐘。
攪拌完成之後，將石蠟油Isopar G溶液過濾以回收TiO2 。
然後，將過濾回收的TiO2 導入至碳酸鈉(Na2 CO3 )水性溶液中(濃度為0.5重量%)，並將該混合液在室溫下以400rpm之轉速攪拌30分鐘。
攪拌完成之後，將該Na2 CO3 水性溶液過濾以回收TiO2 ，再將回收的TiO2 冷凍乾燥以獲得電泳粒子。
實驗性範例 實驗性範例1：電泳粒子的特性之測量
將由範例及比較性範例中獲得的電泳粒子，由以下方式以掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)觀察，及測量其界達電位(zeta potential)及比重。
(1)掃描式電子顯微鏡觀察
使用掃描式電子顯微鏡儀器(型號S-4300，日立，日本)且以40,000倍之放大倍率觀察由範例及比較性範例中獲得的電泳粒子。
如第1圖至第3圖所示，其確認範例1至範例3之有高分子樹脂層形成在電泳粒子的表面上。
相反地，高分子樹脂層不會形成在比較性範例的電泳粒子之 表面上，因此確認比較性範例之電泳粒子不會不同於一般二氧化鈰(cerium oxide)。
(2)比重之測量
使用真實高密度儀(pycnometer)(Micromeritics儀器公司，美國)測量由範例及比較性範例中獲得之電泳粒子的真實的比重。
(3)界達電位之測量
使用ELS-8000(大塚電子股份有限公司，日本)測量表面電荷以計算出電泳粒子的界達電位。
真實比重及界達電位的測量結果總整理在下表1中。
如表1所示，其結果可確認範例1至範例3之電泳粒子相較於比較性範例的電泳粒子，其具有較低的比重及較高的界達電位。
在SEM圖中顯示，從範例1至範例3之電泳粒子的表面上高分子樹脂層的形成之結果。當高分子樹脂層形成時，由於高分子樹脂層的厚度，電泳粒子的比重變得較低，且界達電位變得較高。
在比較性範例中，其結果確認二氧化鈦的表面上不會形成高分子樹脂層，可能係因為疏水性的二氧化鈦表面不會與溶解在親水性溶液中的芳香醯基化合物反應，且界面聚合作用不會發生在二氧化鈦的表面上。
實驗性範例2：電泳漿料的雙穩定性之評估
在範例及比較性範例中獲得的電泳粒子以5比1之比例分散在烴類為基礎(hydrocarbon-based)之溶劑中以製備電泳粒子漿料，該烴類為基礎之溶劑中石蠟油Isopar G相對於有機鹵化物(Halocarbon)係為1比1之溶液。
將電泳漿料注入至氧化銦錫(ITO)單元中(寬度40mm×長度 45mm×高度80μm)，其中電流從上/下板流出，供給+15V之電壓至上/下部分以最大限度增加白度，之後測量白度(whiteness)減少的等級，藉此評估雙穩定性。
如第5圖所示，其結果確認使用範例1、2及3之電泳粒子的情況與使用比較性範例的電泳粒子的情況之間的雙穩定性有顯著地不同。
特別是，其結果可以確認在使用範例1之電泳粒子在ITO單元中，其白度穩定地維持2分鐘，而在範例2及範例3中，1分鐘後白度會減少。
相反地，使用比較性範例的電泳粒子在ITO單元中，雖然最初的光度(luminance，L*)值高，但20秒之後開始漸漸地減少，2分鐘後變為黑色。
這個結果被認為是因為比較性範例的電泳粒子在ITO單元中具有較低的分散度及雙穩定性，因此可以確認在表面上具有高分子樹脂層的白色無機粒子相較於一般電泳粒子可展現出良好的性能。
實驗性範例3：電泳顯示裝置的性能測量
含有使用範例及比較性範例的電泳粒子所獲得的電泳漿料之電泳顯示裝置的驅動特性，在以下進行評估。
(1)對比度的測量
在範例及比較性範例獲得的電泳粒子以5比1之比例溶解在烴類為基礎之溶劑中以製備電泳粒子漿料，該烴類為基礎之溶劑中Isopar G相對於有機鹵化物(Halocarbon)係為1比1之溶液。
將電泳漿料注入至氧化銦錫(ITO)單元中(寬度40mm×長度45mm×高度80μm)，其中電流從上/下板流出，供給+15V及-15V之電壓至上/下部分，然後測量白色反射率的最大值之絕對值以及黑色反射率的最小值之絕對值，將上述兩值相除及轉換為一比例以測定出對比度。
特別是，使用色彩輝度計CS-100A亮度計(Chroma Meter CS-100A luminance meter)(柯達美能達公司，日本)測量經由ITO單元展現出的黑色以獲得光度(luminance，L)值，其相對於由硫酸鋇(barium sulfate)製造 的標準白色板(100cd/m2 )以計算出L*值。
(2)響應速率( response rate)的測量
藉由相同於對比度的相同方法，電泳漿料被注入在ITO上/下板之間，供給+15V及-15V之電壓，並測量達到白色光度最大值及黑色光度的最小值所花的時間。
所測量的對比度與響應速率總整理在下表2中。
如表2所示，可確定使用範例1至範例3及比較性範例的電泳粒子製造的ITO單元展現出的對比度及響應速率超過一定程度。
然而，如上所述，當使用比較性範例之電泳粒子時，要充分地確保分散穩定性及雙穩定性是很困難的，因此使用範例的電泳粒子之電泳顯示器可展現出更好的性能。

Claims (20)

  1. 一種電泳粒子，包含：一白色無機粒子；以及一形成在該白色無機粒子的表面上之高分子樹脂層，且該高分子樹脂層包含一芳香二胺化合物殘基(aromatic diamine compound residue)及一芳香醯鹵基殘基(aromatic acyl halide residue)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該白色無機粒子係包含至少一種選自由以下群組：二氧化鈦(titanium oxide，TiO2 )、氧化鎂(magnesium oxide，MgO)、氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、氧化鈣(calcium oxide，CaO)以及氧化鋯(zirconium oxide，ZrO2 )所組成之群組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該白色無機粒子具有最大直徑為10nm至10μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該芳香二胺化合物殘基及該芳香醯鹵基殘基係經由醯胺鍵連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該芳香二胺化合物包含一如化學式1之化合物：化學式1H 2 N-R 1 -NH 2 其中，在化學式1中，R1 係為C6-20之亞芳基(arylene group)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該芳香醯鹵基包含由至少兩個醯鹵基取代的C6-20芳香環。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該高分子樹脂層具有1nm至50μm之厚度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子，其中該電泳粒子具有3.9g/cm2 或更小之密度。
  9. 一種用於製備電泳粒子的方法，包含：將一包含一芳香醯鹵基之有機溶劑與一白色無機粒子混合；以及將該白色無機粒子從該有機溶劑回收，並將該所回收的白色無機粒子與一含有一芳香二胺化合物之水性溶液混合。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之用於製備電泳粒子的方法，其中將該包含該芳香醯鹵基之有機溶劑與該白色無機粒子混合之以及將該所回收的白色無機粒子與一含有一芳香二胺化合物之水性溶液混合之步驟，其係分別在1小時內20℃至40℃下進行。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之用於製備電泳粒子的方法，進一步包含從該水性溶液中回收該白色無機粒子，及中和該所回收的白色無機粒子。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之用於製備電泳粒子的方法，其中該所回收的白色無機粒子的中和步驟包含將該所回收的白色無機粒子與一水性溶液混合，且該水性溶液包含至少一種選自由碳酸鈉(Na2 CO3 )、氰化鈉(NaCN)及氫氧化鈉(NaOH)所組成之群組的化合物。
  13. 一種電泳漿料組成物，包含如申請專利範圍第1項所述之電泳粒子以及一流動的流體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電泳漿料組成物，進一步包含至少一種選自由氧化鐵(iron oxide)、鉻酮(chrome copper，CrCu)以及碳黑(carbon black)所組成之群組的有色粒子。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之電泳漿料組成物，其中該流動的流體具有20cP或更少之黏度。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之電泳漿料組成物，其中該流動的流體包含具有2至30之介電常數。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之電泳漿料組成物，其中該流動的流體係包含至少一種選自由十氫化萘(decahydronaphthalene，DECLI N)、5-亞乙基-2-降伯烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪油(fatty oils)、石蠟油(paraffin oil)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、苯基二甲苯基乙烷(phenylxylylethane)、十二烷基苯(dodecylbenzene)、烷基萘(alkylnaphthalene)、全氟萘烷(perfluorodecalin)、全氟甲苯(perfluorotoluene)、全氟二甲苯(perfluoroxylene)、二氯三氟甲苯(dichlorobenzotrifuoride)、3,4,5-三氯三氟甲苯(3,4,5-trichlorobenzotrifuoride)、氯五氟苯(chloropentafluoro-benzene)、二氯壬烷(dichlorononane)、五氯苯(pentachlororbenzene)、全氟(perfluoro)溶劑以及全氟聚烷基乙醚(perfluoropolyalkylether)所組成之群組的溶 劑。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之電泳漿料組成物，進一步包含至少一種選自由一電荷控制劑及一分散穩定劑所組成之群組的添加劑。
  19. 一種電泳顯示裝置，包含：兩個彼此相對的基板；一形成在該兩個基板之間的電泳元件；以及定位在該電泳元件中如申請專利範圍13所述之電泳漿料組成物。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電泳顯示裝置，其中該電泳元件包含一微單元(microcell)或一微杯(microcup)。
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