TWI589975B - 電子墨水及顯示器與影像顯示方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於電子墨水及顯示器與影像顯示方法。
在多種已知電子顯示器之中,有一些需要電子性控制懸浮在流體內之帶電粒子的位置。電泳顯示器代表電子顯示器之一種類型且需要藉外施電子信號而施加庫倫力(Coulombic force)於該等粒子以移動已懸浮在流體內之帶電粒子。一些電子顯示器被稱為電子紙(electronic paper或e-paper),因為其等可以是具有似紙影像品質的薄式可撓性顯示器。電子顯示器可使用透射光,但是也有一些僅使用反射光。
雖然各種科技方法業經嘗試,但是改良的機會很多。例如在僅使用反射光之電子顯示器內產生鮮明的全色彩影像時存在一難題。存在於其下光經反射且帶電顆粒在該顯示器之一像素內到處移動之獨特條件。因此,尚未在電子顯示器應用上合適地進行採用自己知電泳流體,諸如用於平板印刷之液體電泳調色劑(LEP調色劑)之技術。
已知電泳流體可依賴提供能吸附電荷之顏料或可依賴藉聚合物而封裝以提供帶電顆粒之顏料的組合。然而,通常在聚合反應期間當場完成封裝,其中該顏料化學性質與聚合物化學性質具相互依賴性,因此某些聚合物僅與特定聚合物相容。而且,顏料化學性質可影響粒子電荷以產生可在色彩之間變化的粒子電荷。此等不可相容性及其它難題引起對於其中顆粒位置可經電子性控制之帶電著色劑顆粒之改良懸浮液的探究。這些懸浮液可稱為電子墨水。某些電子墨水可稱為電泳墨水,其中該等帶電顆粒可經藉外施電子信號而施加於該等顆粒之庫倫力而移動。
依據本發明之一實施例,係特地提出一種含帶正電之顆粒的電子墨水等帶正電之顆粒,該包括以下組份之組合:具有平均粒度小於1.0微米且含有具有500至20,000之分子量之樹脂的樹脂顆粒;一裝載在該等樹脂顆粒上之顏料;及一可以與該等樹脂顆粒物理性結合之電荷引向劑。
依據本發明之又一實施例,係特地提出一種電子顯示器,其包含:一像素;一在該像素內之電極;及在該像素內之電子墨水,該墨水含帶正電之顆粒,其包括以下組份的組合:具有平均粒度小於1.0微米且含有樹脂乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物之樹脂顆粒;一裝載於該等樹脂顆粒上之顏料;及一可以與該等樹脂顆粒物理性結合之電荷引向劑。
依據本發明之又一實施例,係特地提出一種影像顯示方法,其包括:提供一電子顯示器,其包括可以一使可見光進入並離開之像素,一在該像素內之電極、及在該像素內之電子墨水,該墨水含帶正電之顆粒,該等帶正電之顆粒包括以下組份的組合:含具有500至20,000之分子量之樹脂乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物的樹脂顆粒;一裝載於該等樹脂顆粒上之顏料,該樹脂具有可以與靛藍顏料、品紅顏料、黃色顏料、黑色顏料、其它顏料、及其等之組合相容的性質;一可以與該等樹脂顆粒物理性結合之電荷引向劑;及一分散劑;使用該電極以施加一電子信號至該像素並使用該電子信號以壓實該等帶電顆粒;並改變該帶電信號並使該等帶電顆粒分散通過該像素。
在一實施例中,含帶電顆粒之電子墨水包括樹脂顆粒、顏料、及電荷引向劑之組合。該等樹脂顆粒具有小於1.0微米之平均粒度且含有一具有500至20,000之分子量的樹脂。
可理解的是,添加至該樹脂顆粒之顏料、電荷引向劑、及/或其它組份可得到較大墨水顆粒,但是文中之實施例可得到平均墨水粒度亦小於1.0微米之墨水。雖然已列舉上述範圍及文中指定之其它範圍的最低值及/或最大值,但是更小的包括範圍亦為所欲且可以與先前技藝區別。而且,文中之實例可提供此等更小包括範圍之基礎。本文件從頭至尾,分子量之表示係指重量平均分子量。除非另有描述,列舉一樹脂之分子量範圍表示該樹脂之各聚合物分子具有分佈在該範圍內之分子量。
該樹脂可具有1,000至5,000之分子量。該樹脂可以是具有熔點大於50℃(且包括大於90℃)之熱塑性樹脂。值得注意的是,該樹脂之低熔點可限制使用該電子墨水之裝置的操作溫度以避免降解該墨水,即便如此,高熔點樹脂可具有太高分子量。作為實例,該樹脂可以是蠟樹脂。該顏料係裝載於樹脂顆粒上。該電荷引向劑可以與樹脂顆粒物理性結合。
提供尺寸小於1.0微米之墨水顆粒可促進在具有100微米或較小之尺寸的像素之顯示器內成像,且可根據減色而減少顯示器之光散射,其係利用吸收性受控作用。該像素大小可以是相對於視平面之長或寬。文中描述之該等小粒度可隨較小的像素尺寸而變得越來越顯著,例如5至50微米、且甚至10至25微米。
以實例說明,該電荷引向劑可藉疏水性鍵結而形成與樹脂顆粒物理性結合(但非化學性結合)之膠微粒結構以提供至少部份該粒子電荷。疏水性鍵結或更合適地說,疏水性交互作用,代表在膠微粒結構中發生之已為吾人所熟知的現象。基本上,在非極性溶劑中,兩性分子之親水性頭可將該等分子定向以在膠微粒內使親水性頭集合在一起,且於該膠微粒表面之外側集合疏水性尾。疏水性鍵結亦已熟知並非意指化學鍵結,反倒是表示分子之疏水部份與非極化材料(諸如該樹脂表面)間之排斥性物理交互作用。
部份根據所選用之樹脂,該電子墨水之帶電顆粒可具負性或正性。一般而言,含帶負電之粒子的電子墨水可使用酸性樹脂,而含帶正電之顆粒的電子墨水可使用鹼性樹脂。就負性墨水而言,該樹脂可包括經順丁烯二酸酐枝之聚乙烯共聚物或以聚乙烯為主之離子型聚合物。該等負性墨水樹脂顆粒可以由該共聚物或離子型聚合物所組成。該離子型聚合物可以是聚(乙烯-共-丙烯酸)鋅鹽。該酸性樹脂可具有1,000至5,000(其包括1,000至3,000)之分子量。就正性墨水而言,該樹脂可包括乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物。另外合適的鹼性樹脂包括聚胺、聚醯胺、及可能使用之其它樹脂。該等正性墨水樹脂顆粒可以由乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物所組成。該鹼性樹脂可具有1,000至5,000(其包括1,000至4,500)之分子量。
相應地,就負性墨水而言,該電荷引向劑可以具鹼性且就正性墨水而言,可以具酸性。用於負性墨水之電荷引向劑的實例包括磺琥珀酸、雙十三酯金屬鹽。該金屬鹽可以是鋇鹽。該電荷引向劑可以由金屬鹽所組成。用於正性墨水之電荷引向劑的實例包括聚異丁烯琥珀醯亞胺聚胺。該電荷引向劑可以由聚異丁烯琥珀醯亞胺聚胺所組成。可使用其它已知電荷引向劑,例如合適之電荷引向劑描述在WIPO公開案第WO/2007/130069號(申請案第PCT/US2006/018297號),名稱為“Charge Director for Liquid Toner”中。
就正性或負性墨水而言,該等樹脂可具有小於20微米、也許甚至小於1.0微米之最大粒度。該等樹脂之另一普遍特徵包括可以與靛藍顏料、品紅顏料、黃色顏料、黑色顏料、及其等之組合相容的性質。此種相容性可以自相同樹脂/電荷引向劑組成物衍生CMYK色彩系統。可能地,電子顯示器之像素可含有一組具有該等CMYK顏料中之一裝載於其上的顆粒、以及另一組具有該等CMYK顏料中之不同一種裝載於其上的顆粒。由於這兩組顆粒可衍生自相同樹脂/電荷引向劑組成物,所以其等之電荷及性能可相等且與顏料化學性質無關。因此較不可能存在不相容性的問題。
而且,此種相容性可調整或改變色域,因為該樹脂顯示對顏料之組合具相容性。各顆粒可包括該等CMYK顏料中之不只一種及/或其它鹼或次級顏料,且可呈現得自各顏料組合之任何色彩,諸如在有效的潘通(Pantone)特別色彩空間內之任何色彩。例如僅具有顆粒之一種色彩的單色顯示器並不限於單一顏料之色彩,而可以是可衍生自一或多種不同顏料之混合物的任何色彩。
如實例2-4中所述,顏料填充量亦可不同,以藉使光密度最佳化而調整電子顯示器之一像素內的色彩深度且甚至可獲得高色彩深度。顏料填充量可以是1-99重量%(wt%)該等固體,其包括5-95wt%或甚至5-85wt%。藉提供其作用與顏料化學性質無關之樹脂/電荷引向劑組成物,顯著的可撓性存在於使用所述電子墨水之電子顯示器的應用中。
樹脂顆粒與顏料之組合(其中該等顆粒含有樹脂)可以與在聚合反應期間自原位封裝或自其它類似的已知技術所製成之顆粒形成對比。在該組合內,該等原料包括固體(樹脂顆粒)及顏料,且加工處理可產生經顏料裝載之固體樹脂顆粒。已知之原位產生的顆粒係得自前驅物化學藥品在溶液中之聚合反應連同亦在溶液中之顏料的封裝。在已知原位封裝期間並未出現樹脂顆粒與顏料之組合,因為並無樹脂顆粒存在於該前驅物溶液內。反倒是,唯一發生之組合現象包括聚合反應前驅物與顏料。
已知聚合反應前驅物與顏料之組合不能被視為可構成或產生樹脂顆粒及顏料之組合。與經顏料裝載之樹脂顆粒比較,其僅產生經聚合物封裝之顏料。如自文中之論述可知,可確認之差異存在於經顏料裝載之樹脂顆粒與已知經聚合物封裝的顏料之間,其全然不包括可使用顏料與特定樹脂/電荷引向劑組成物的各種組合。
該含帶負電之粒子的電子墨水可包括樹脂顆粒、顏料、電荷引向劑及電荷佐劑之組合。該電荷佐劑可化學性鍵結至樹脂顆粒。電荷佐劑之實例包括含金屬,諸如Al、Zn、Ca、Mg、其它金屬、及其等之組合;及配位基,諸如硬脂酸根、油酸根、其它配位基、及其等之組合的金屬皂。兩實例包括三硬脂酸鋁及二硬脂酸鋁。可使用其它已知的電荷佐劑,例如合適的電荷佐劑描述在WIPO公開案第WO/2008/085709號(申請案第PCT/US2007/088627號),名稱為“Charge Adjuvants in Electrostatic Inks”中。可使用能夠與該樹脂物理性鍵結(而非化學性鍵結)之電荷佐劑,例如浸漬在負性樹脂中之白色顏料(TiO2)固體、或浸漬在正性樹脂中之TPP(三苯基膦)固體。
基本上,該電荷佐劑可提供能捕獲樹脂顆粒周圍之電荷引向劑分子的分子結構。因此,如下文實例5中所示,顆粒導電率可增加。不想受限於任何特定理論,咸信自由電荷與和顆粒物理性結合之該電荷引向劑之間存在一平衡且該平衡顯示在顆粒導電率中。當使用三硬脂酸鋁時,已假設該平衡轉移至較低體積之自由電荷,與該等顆粒結合之電荷引向劑增加且顆粒導電率增加。顆粒導電率可大於50皮西門子(pS),例如大於200pS。
就經順丁烯二酸酐接枝之聚乙烯共聚物而言,由於該順丁烯二酸酐之水解可得到兩個酸部位,咸信這兩個酸部位可結合至二硬脂酸鋁之鋁原子,釋放硬脂酸分子並留下可捕獲電荷引向劑分子之分子結構。然而,三硬脂酸鋁之使用可以使兩個酸部位與該鋁原子反應。仍可釋放兩硬脂酸分子,但是維持一硬脂酸分子與該鋁結合以得供用於捕獲電荷引向劑分子之分子結構。
該電荷佐劑亦可提供分散劑。例如該電荷佐劑可包括金屬皂,且該樹脂可提供能夠與電荷佐劑反應之酸性表面並自該電荷佐劑釋放分散劑。自上文有關於捕獲該電荷引向劑的論述可知,應該注意的是二硬脂酸鋁及三硬脂酸鋁為金屬皂。而且,該經順丁烯二酸酐接枝之聚乙烯共聚物及聚(乙烯-共、丙烯酸)鋅鹽可以使樹脂具有酸性表面。此外,硬脂酸可作為電子墨水中之分散劑。因此,自與該樹脂反應之電荷佐劑釋放硬脂酸可導致分散劑之釋放。應該瞭解其它金屬皂或脂肪酸鹽可併用其它酸性樹脂以獲得類似結果。如自上文有關於電荷佐劑及電荷引向劑之論述可瞭解,組份之選用可影響顆粒之分散穩定性及可充電性。
除了可提供分散劑之電荷佐劑外,該電荷佐劑可作為用於製造電子墨水之方法中的黏度控制劑。在一實施例中,用於製造電子墨水之方法包括提供具有500至20,000之分子量的樹脂、及顏料。雖然可一起處理該樹脂及顏料,但是該方法包括形成含該樹脂之樹脂顆粒並將顏料裝載於其上且使該顏料分散在樹脂顆粒之中。該經顏料裝載之樹脂顆粒具有小於1.0微米之平均粒度。該方法包括藉物理性結合電荷引向劑而改變該等經顏料裝載之樹脂顆粒的電荷性質。
下文實例1-11描述使用此種方法之各種電泳墨水的形成及性質評估。在該等實例中,係使用研磨機或球磨機以降低樹脂顆粒之大小並分散且將顏料裝載於該等樹脂顆粒上,但是亦可使用其它粒度降低裝置。一般而言,在製造用於印刷之調色劑顆粒時,廣泛使用研磨樹脂顆粒及分散顏料之步驟。可調整,諸如在美國專利第6,623,902號,名稱為“Liquid Toner and Method of Printing Using Same”中所述之方法、及其它已知方法以適用於文中之實施例。然而,具有500至20,000之分子量的樹脂,尤其具有1,000至50,000之分子量的蠟樹脂,並不能用以產生調色劑顆粒。反而,在紙上進行之印刷包括使用具有增加的靭性及耐久性之樹脂以得到剝脫、剝離、抗磨擦性等當在紙上印刷時重要的定影參數。
反而使用本文件內所論述之樹脂以移動電子像素內之顏料。儘管該等差異,本文件提供可以使一般技術者調整已和調色劑樹脂研磨及顏料分散技術以適於製造電子墨水之合適詳述。
黏度控制劑有助於維持已合併於樹脂研磨及顏料分散方法內之原料的黏度以適當地減少粒度。在該處理期間,根據該樹脂與顏料的物理性質、及用於研磨之操作條件,當將顏料裝載於該樹脂上時,該顏料可經樹脂封裝,但是封裝並非必要。研磨後,可選用黏度控制劑以作為電荷佐劑。如上述,該電荷佐劑亦可釋放分散劑。可理解的是,調整黏度控制劑之含量可影響最終顆粒導電率。
已發現使用低分子量樹脂可產生小於1.0微米之平均粒度。甚至在先前用以製造調色劑顆粒之類似方法內並不能獲得此等小粒度。例如習用於調色劑內之NUCREL 699(得自EI du Pont de Nemours(Wilmington,Delaware)之乙烯及甲基丙烯酸之共聚物)並不能研磨成次微米顆粒。已假設由於調色劑顆粒包含可得到合適定影參數之較高分子量樹脂,所以該等樹脂並不受控於小粒度。
如所示,在電子墨水內製造帶負電之粒子可包括提供酸性樹脂,然而,觀測結果顯示樹脂內之酸基可產生氫鍵交聯,因此使粒度降低的有效性降低。在經由氫鍵之酸基交聯的存在下,在製造具有平均粒度小於1.0微米之樹脂顆粒時會遭遇困難。然而,除了文中所述之彼等方法外,可想像適於克服氫鍵結之技術的確認。
值得注意的是,聚(乙烯-共-丙烯酸)鋅鹽、及經順丁烯二酸酐接枝之聚乙烯共聚物包括“經阻隔(blocked)”酸基。在該包括順丁烯二酸酐之共聚物中,順丁烯二酸基係藉該酸酐之存在而阻隔。順丁烯二酸基可未經水解作用而阻隔以得到一酸性表面。可,例如在粒度降低之合適相期間,諸如在添加電荷佐劑時,藉添加水而完成水解。在該包括丙烯酸鹽之共聚物中,丙烯酸基係藉與金屬鹼(明確地說,鋅鹼)反應以產生金屬鹽而經阻隔。丙烯酸可藉金屬離子之解離而未經阻隔。當添加遞送流體時可,例如粒度降低中之合適相期間或其後,藉添加溶劑而完成解離。根據相同類型之化學鍵或其它類型之化學鍵可想像出其它阻隔/非阻隔方案,諸如酸基之部份酯化反應。而且可想像在其它酸基未經阻隔的可能性下,一樹脂之該等酸基的至少一部份可經阻隔。即便如此,一樹脂之所有該等酸基可經阻隔。
與該鹽內之金屬離子結合的離子性酸基之存在可增加該樹脂之極性並增強電荷效應。此外,黏度控制劑及/或電荷佐劑可以與酸基反應以得到文中所述之好處。藉使用具有經阻隔酸基之樹脂,可在較小阻礙下進行粒度降低作用且仍可得到用於產生帶負電顆粒之酸基。
如上述,雖然電荷佐劑亦可提供分散劑,除了藉電荷佐劑而提供之分散劑外,可提供非藉電荷佐劑而提供之分散劑。就LEP調色劑而言,分散劑之重要性極微。然而,就電子墨水而言,高顆粒遷移率可增強在電子顯示內之影像化。通常,電子顯示器需要使用電子信號壓實或分散帶電顆粒以通過該像素。由於可使用許多信號施加循環以重複壓實並分散帶電顆粒。所以有效的分散劑(不論是添加或藉該電荷佐劑而提供)適用。
觀測結果已顯示粒度亦有助於顆粒遷移率。亦即獲得小粒度並提供分散劑之步驟有助於高遷移顆粒輸送。就在具有電極分隔10至30微米之像素內的小於1.0微米顆粒而言,大於200pS之顆粒導電率可在顆粒壓實/分散內提供小於1秒之可具變化。
在一實施例中,電子顯示器包括像素、該像素內之電極、及該像素內之電子墨水。如文中別處所述,該墨水含有包括樹脂顆粒、顏料、及電荷引向劑之組合的帶電粒子。平均粒度可小於1.0微米。可提供分散劑以增強顆粒遷移率。可使用一般技術者已知之電極的各種類型及構形,其包括接觸該墨水之裸電極及/或經塗覆以不會接觸該墨水之電極。
帶負電顆粒可含有經順丁烯二酸酐接枝之聚乙烯樹脂共聚物、或以樹脂聚乙烯之離子型聚合物。該組合可進一步包括能化學性鍵結至該等樹脂顆粒之電荷佐劑。帶正電粒子可含有樹脂乙烯基吡咯啶酮/三十烯共聚物。
在另一實施例中,影像顯示方法包括提供一電子顯示器,該電子顯示器包括可以使可具光進入並離開之像素、在該像素內之電極、及在該像素內之電子墨水。如文中別處所述,該墨水含有包括樹脂顆粒、顏料、電荷引向劑、及分散劑之組合的帶電粒子。該方法包括使用該電極施加一電子信號至該像素並使用該電子信號壓實該等帶電粒子。該電子信號經改變且該等帶電粒子係分散通過該像素。該顏料係裝載於樹脂顆粒上,該樹脂具有可以與靛藍顏料、品紅顏料、黃色顏料、黑色顏料、其它顏料、及其等之組合相容之性質。該電荷引向劑可以與樹脂顆粒物理性結合。
以實例說明,該方法可包括在至少10次信號施加循環期間,重複壓實並分散,且不會大量降解該等帶電粒子。實際上,該循環步驟可在電子顯示器內發生很多次。然而,甚至幾次循環很容易發現可嘗試使用液體電泳(LEP)調色劑作為電子墨水。由於顆粒降解,已發現LEP調色劑僅循環一次或兩次。已預期該方法可對大如2.0微米之樹脂顆粒進行操作,然而,部份基於電子像素之預定小尺寸及減少光散射之必要性,小於1.0微米之樹脂顆粒有性能優勢。
帶負電顆粒可包括經順丁烯二酸酐接枝之聚乙烯樹脂共聚物或以聚酯聚乙烯為主之離子型聚合物,這兩種樹脂具有1,000至3,000之分子量。帶正電顆粒可包括具有3,000至4,500之分子量的樹脂乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物。
以下實例描述各另外實施例。
實例1
使用具有1,000至3,000之分子量、藉Mettler滴液技術(ASTM D-3954)測定之106℃熔點、及34毫克KOH/克之皂化值的A-C 575蠟樹脂(以粉末形式得自Honeywell(Morristown,New Jersey)之經順丁烯二酸酐接枝的聚乙烯共聚物)。將該A-C 575連同藍色15:3靛藍顏料(得自Toyo Ink Mfg. Co.,Ltd(Tokyo,Japan))、二硬脂酸鋁黏度控制劑(VCA)、及ISOPAR L液體載劑(得自Exxon Mobile Corp.(Fairfax,Virginia)加入得自Union Process Co.(Akron,Ohio)之S-0 ATTRITOR批式研磨機內,在研磨期間,該磨機內之調配物之固體重為基準計,含有78份蠟樹脂、14份顏料、及8份VCA在足夠的ISOPA L內以得到18重量%(wt%)非揮發性固體(NVS)。顏料填充量為14wt%。
於35℃研磨至少6小時後,如使用得自Malvern Instruments Ltd.(Worcestershire,UK)之MASTERSIZER 2000顆粒分析儀所測定,所形成分散液具有平均為385微米(microns)且最大為0.63微米之粒度分佈。掃描式電子顯微鏡(SEM)相片顯示該等顆粒之嵌段結構及0.8微米之平均粒度,於8.4% NVS下之黏度為411厘泊(cP)。
以50毫克磺琥珀酸雙十三基酯鋇鹽電荷引向劑/每克NVS使該分散液帶負電,以ISOPAR L液體將該帶電分散液稀釋至2重量% NVS並在1毫米深的電荷質量比(Q/m)測試槽內進行測試,顯示88匹西片子/厘米(pS/cm)之低場導電率及325pS/cm之高場導電率。經由使用得自該帶電分散液之電鍍顆粒膜,於0.084毫克/厘米2(mg/cm2)之每一面積的特定質量(DMA)下,光密度為1.56。將該2% NVS帶電分散液加入具有100×100×10微米深之尺寸且具有兩分隔30微米之梳狀(interdigitated)電極的電子室內。在交變電壓下,發現著色之帶電墨水顆粒在該等電極之間移動。
實例2
除了以固體重量為基準計,該磨機內之調配物含有47分蠟樹脂、45份顏料、及8份VCA不同外,遵照實例1之方法。而且,使用三硬脂酸鋁以取代二硬脂酸鋁VCA。顏料填充量為45重量%。
該分散液帶負電且如實例1經稀釋。如實例1,將該2%NVS帶電分散液放入電子室內並在交變電壓下發現帶電墨水顆粒在該等電極之間移動。即使該等顆粒具有45%顏料填充量而非實例1之14%顏料填充量,亦發現分散液中該等帶電顆粒之含有仍會影響色彩深度。
實例3
除了以固體重量為基準計,該磨機內之調配物含有29份蠟樹脂、63份顏料、及8份VCA不同外,遵照實例2之用以形成分散液之方法。顏料填充量為63重量%。該分散液帶負電且如實例1經稀釋。
實例4
各藉100至0.02%分散液而稀釋實例1、2、及3之2% NVS帶電分散液以使得自該1毫米深Q/m測試槽之光密度與顯示裝置之10微米(0.01毫米)深電泳槽有關。於0.013毫克/厘米2之DMAT,實例1、2、及3分散液之該等經稀釋0.02% NVS帶電分散液分別顯示0.42、0.9、及1之光密度。資料分析可在顏料填充量與光密度之間得到一線性關係,其可以使用外推法推斷為就100%顏料填充量而言,光密度為約1.2。
實例5
除了使用二硬脂酸鋁以取代三硬脂酸鋁VCA不同外,遵照實例2之用以形成分散液之方法。該分散液帶負電且如實例1經稀釋。如實例1,將該2% NVS帶電分散液加入電子室內且在交變電壓下,發現著色之帶電墨水顆粒在該等電極之間移動。
在該Q/m測試槽內進行低場(LF)導電率對顆粒導電率之影響的研究並比較實例2三硬脂酸鋁VCA與實例5三硬脂酸鋁VCA之性能。就使用二硬脂酸鋁之分散液而言,發現於45pS LF下,顆粒導電率急遽增加,於高約80pS之低場導電率能階下可達到200pS。但是就使用三硬脂酸鋁之分散液而言,於25pS LF之較低能階下,發現類似的急遽增加,於高於約65pS之低場導電率下可達到200pS。因此,就該三硬脂鋁而言,於所有高於25pS之LF能階下,顆粒導電率較高。
實例6
將實例1之A-C 575蠟樹脂連同0.2克可完全將該順丁烯二酸酐水解成二元酸之水(根據皂化值,其可構成2當量)加入S-0 ATTRITOR批式研磨機內,並在研磨期間,在足量ISOPAR L中研磨2小時。其後,添加2毫克磺琥珀酸雙十三酯鋇鹽電荷引向劑/每克蠟樹脂以將即便有之過量水封裝在膠微粒內以防止VCA之後續水解並研磨2小時。在足量ISOPAR L下,添加藍色15:3(TOYO)靛藍顏料及三硬脂酸鋁VCA以得到18重量% NVS並研磨6小時。以固體重量為基準計,該磨機內之最終調配物含有47份蠟樹脂、45份顏料、及8份VCA。顏料填充量為45重量%。於35℃下進行所有研磨步驟並在該分散液內得到0.8微米之粒度。
實例7
使用自5至50毫克不等之磺琥珀酸雙十三酯鋇鹽電荷引向劑/每克NVS使實施例6及實施例2分散液之幾種試樣帶負電。以ISOPAR L將該等帶電分散液稀釋至2重量% NVS並在該Q/m測試槽內進行評估。在該電荷引向劑之含量範圍內,就包括經水預處理之樹脂的實例6帶電分散劑而言,顆粒導電率較高。就20至50毫克/克之電荷引向劑而言,顆粒導電率明顯高約70至90pS。就實例2帶電分散液而言,電荷引向劑含量高於約40毫克/克之顆粒導電率超過200pS。就實例6帶電分散劑而言,電荷引向劑含量高於約30毫克/克之顆粒導電率超過200pS。已假設該水預處理可增加電荷引向劑與該等顆粒之結合。
實例8
使用具有1,000至3,000之分子量、藉差示掃描式量熱法而測得之99℃之熔點、及零之酸值(由於其係為酸鹽)的ACLYN 295蠟樹脂(以得到Honeywell in Morristown,New Jersey)之顆粒形式提供的乙烯-丙烯酸鋅離子型聚合物)。將該ACLYN 295連同藍色15:3(TOYO)靛藍顏料、二硬脂酸鋁VCA、及ISOPAR L液體載劑加入S-0 ATTRITOR研磨機內。以固體重量為基準計,該磨機內之調配物含有47份蠟樹脂、45份顏料、及8份VCA在足量ISOPAR L內以在研磨期間得到18重量% NVS。顏料填充量為45重量%。於35℃下研磨至少6小時後,如使用MASTERSIZER 2000粒度分析儀所測定,所形成分散液具有0.8微米之平均粒度。該等顆粒之SEM相片顯示1.2微米之平均粒度。分散具有大小為約70至100奈米(nm)之顏料顆粒並裝載於該等蠟樹脂顆粒上。
使用磺琥珀酸雙十三酯鋇鹽電荷引向劑使該分散液帶負電。以ISOPAR L將該帶電分散液稀釋至2重量% NVS並根據低溫場導電率之能階,在該Q/m測試槽內顯示顆粒導電率為使用等量電荷引向劑之實例2帶電分散液的顆粒導電率之約2至8倍。於高於25pS之低場導電率能階下,實例8帶電分散液超過200pS且於約50pS之低場導電率下可達超過450pS。於高於約65pS之低場導電率的能階下,實例2帶電分散液超過200pS且於約110pS之低場導電率下可達450pS。將該2% NVS帶電分散液加入具有100×100×10微米深尺寸且具有兩分隔30微米之梳狀電極的電子室內。在交變電壓下發現著色之帶電墨水顆粒在該等電極之間移動。
實例9
除了使用低於實例8中之8重量VCA分散液的VCA不同外,遵照實例8之方法以製備另外分散液。以固體重量為基準計,4重量% VCA分散液包括51份蠟樹脂、45份顏料、及4份VCA。以固體重量為基準計,0重量% VCA分散液包括55份蠟樹脂、45份顏料、及0份VCA。所有分散液中之顏料填充量為45重量%。如使用MASTERSIZER 2000粒度分析儀所測定,各分散液具有0.8微米之平均粒度。
使用自5至50毫克不等之磺琥珀酸雙十三酯鋇鹽電荷引向劑/每克N使該等8、4、及0重量%分散液之幾種試樣帶負電、以ISOPAR L將該等帶電分散液稀釋至2重量%並在該Q/m測試槽內進行評估。在該電荷引向劑之含量範圍內,8重量%分散液之顆粒導電率高於4重量%分散液,且4重量%分散液之顆粒導電率高於0重量%分散液。在20至50毫克/克之電荷引向劑範圍內,顆粒導電率之差異最顯著。
經由使用具有50毫克/克電荷引向劑之該等試樣,在Q/m測試槽內進行LF導電率對顆粒導電率之影響的研究並比較該等8、4及0重量% VCA分散液之性能。在11與51pS LF導電率之間,該等8與4重量%分散液之顆粒導電率約相同,但是兩者皆大於0重量%分散液。
實例10
除了添加1重量% IRCOSPERSE 2155(得自Lubrizol,Ltd.(Manchester,UK)之脂肪族琥珀醯亞胺分散劑)至該2%NVS帶電分散液不同外,遵照實例8之方法。發現該分散劑之添加對顆粒導電率之影響很小。將該2% NVS帶電分散液加入具有100×100×10微米深之大小且具有兩分隔30微米之梳狀電極的電子室內。在交變電變下發現著色帶電墨水顆粒在該等電極之間移動,與實例8分散液比較,在於該等電極下經分散之顆粒狀態與經壓實之顆粒狀態之間,實例10分散液之循環更快多倍。
實例11
使用具有3,000至4,500之分子量及58-68℃之熔點的ANTARON WP-660蠟樹脂(以得自International Specialty Products(Wayne,New Jersey)之薄片形式提供之乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物)。將WP-660連同Permanent Carmine FBB02品紅顏料(得自Clariant Intl. Ltd.(Switzerland)及ISOPAR L加入S-0 ATTRITOR批式研磨機內。以固體重量為基準計,該磨機內之調配物含有55份蠟樹脂及45份顏料在足量ISOPAR L內以在研磨期間,得到18重量% NVS。顏料填充量為45重量%。於35℃下研磨至少6小時後,如使用MASTERSIZER 2000粒度分析儀所測定,所形成分散液具有平均為0.7微米且最大為1.2微米之粒度分佈。
使用足量OLOA 1200(得自Chevron Oronite(San Francisco,California)之聚異丁烯琥珀醯亞胺聚胺)使該分散液之第一試樣帶正電以在Q/m測試槽內得到80pS之初低場導電率並使其靜置一夜。後續Q/m測試槽讀數顯示61pS之低場導電率及96pS之高場導電率。部份該墨水覆蓋在Q/m測試槽負電極上,證實正性墨水之存在。導電率讀數被認為太低,因此,合適地增加該分散液之第二試樣內之電荷引向劑填充量以得到200pS之初低場導電率(約1重量%電荷引向劑)並使所有顆粒似乎帶正電。將該第一及第二試樣之2% NVS帶電分散液加入具有100×100×10微米深之尺寸且具有兩分隔30微米之梳狀電極的電子室內。在交變電壓下。發現著色之帶電墨水顆粒在該等電極之間移動。
Claims (19)
- 一種電子墨水,係包含帶正電顆粒,該等帶正電顆粒包括以下組份之組合:樹脂顆粒,係具有平均粒度小於1.0微米且係含有一樹脂,該樹脂具有500至20,000之分子量;一顏料,係裝載在該等樹脂顆粒上;及一電荷引向劑,係與該等樹脂顆粒呈物理性結合;其中該樹脂包含乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物。
- 如申請專利範圍第1項之電子墨水,其中該樹脂具有1,000至5,000之分子量。
- 如申請專利範圍第1項之電子墨水,其中該樹脂具有可以與靛藍顏料、品紅顏料、黃色顏料、黑色顏料、其它顏料、及彼等之組合相容的性質。
- 如申請專利範圍第1項之電子墨水,其進一步包含分散劑。
- 如申請專利範圍第1項之電子墨水,其中該電荷引向劑可形成藉與該等樹脂顆粒疏水鍵結而物理性結合以得到至少部份該顆粒電荷的膠微粒結構。
- 如申請專利範圍第1項之電子墨水,其中該電荷引向劑包含聚異丁烯琥珀醯亞胺聚胺。
- 一種電子顯示器,其包含:一像素;一在該像素內之電極;及在該像素內之電子墨水,該電子墨水含帶正電顆 粒,其包括以下組份的組合:樹脂顆粒,係具有平均粒度小於1.0微米且係含有一樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物;一顏料,係裝載於該等樹脂顆粒上;及一電荷引向劑,係與該等樹脂顆粒呈物理性結合。
- 如申請專利範圍第7項之電子顯示器,其中該樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物具有500至20,000之分子量。
- 如申請專利範圍第7項之電子顯示器,其中該樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物具有1,000至5,000之分子量。
- 如申請專利範圍第7項之電子顯示器,其中該等樹脂顆粒由乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物所組成。
- 如申請專利範圍第7項之電子顯示器,其中該樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物具有可以與靛藍顏料、品紅顏料、黃色顏料、黑色顏料、其它顏料、及其等之組合相容的性質。
- 如申請專利範圍第7項之電子顯示器,其中該電荷引向劑可形成藉與該等樹脂顆粒疏水鍵結而物理性結合以得到該等帶正電顆粒之膠微粒結構。
- 如申請專利範圍第7項之電子顯示器,其中該電荷引向劑包含聚異丁烯琥珀醯亞胺聚胺。
- 一種影像顯示方法,其包括:提供一電子顯示器,該電子顯示器包括一像素,該像素容許可見光進入及離開該像素;在該像素內之一電極;及在該像素內之一電子墨水;該電子墨水包含帶正 電顆粒,該帶正電顆粒包括以下組份的組合:樹脂顆粒,係包含一樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物,該樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物具有500至20,000之分子量;一顏料,係裝載於該等樹脂顆粒上,該樹脂性乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物具有可以與靛藍顏料、品紅顏料、黃色顏料、黑色顏料、其它顏料、及其等之組合相容的性質;一電荷引向劑,係與該等樹脂顆粒呈物理性結合;及一分散劑;使用該電極以施加一電子信號至該像素並且使用該電子信號以壓實該等帶正電顆粒;及改變該電子信號並且使該等帶正電顆粒分散通過該像素。
- 如申請專利範圍第14項之影像顯示方法,其中該樹脂顆粒具有小於1.0微米之平均粒度。
- 如申請專利範圍第14項之影像顯示方法,其中該等樹脂顆粒由乙烯吡咯啶酮/三十烯共聚物所組成。
- 如申請專利範圍第14項之影像顯示方法,其中該電荷引向劑可形成藉與該等樹脂顆粒疏水鍵結而物理性結合以得到該等帶正電顆粒之膠微粒結構。
- 如申請專利範圍第14項之影像顯示方法,其中該電荷引向劑包含聚異丁烯琥珀醯亞胺聚胺。
- 如申請專利範圍第14項之影像顯示方法,其進一步包含在至少10次電子信號施加循環期間,重複壓實並分散,且不會大量降解該等帶正電顆粒。
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