TWI768341B - 電荷控制劑及包括其之粒子分散液 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示出一種包括複數個帶電荷顏料粒子與一或多種電荷控制劑的混合物。該電荷控制劑之至少一種具有一包括下列的化學結構：一陽離子頭端基，諸如銨陽離子或亞銨化合物；及一除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基。該混合物有用作為用以形成可併入電泳顯示器的電泳介質之分散液。任擇地，該分散液可對形成電子照像調色劑及用於其它印刷應用的分散液有用。

Description

電荷控制劑及包括其之粒子分散液
[相關申請案之相互參照]
本申請案主張2019年5月10日提出之具有序號62/846,304的美國臨時專利申請案之利益及優先權，其內容全文以參考方式併入本文。
本發明係關於一種電荷控制劑及包括其之粒子分散液。
粒子基底的電泳顯示器係深入研究及發展之標的已有數年。在此類顯示器中，複數個帶電荷粒子(有時指為顏料粒子)會在電場影響下移動通過一流體。該電場典型由導電膜或電晶體諸如場效電晶體提供。當與液晶顯示器比較時，電泳顯示器具有好的亮度及對比、寬視角、狀態雙穩定性及低電力消耗。但是，此電泳顯示器具有比LCD顯示器慢的切換速度，及電泳顯示器典型太慢而無法顯示出即時視訊。額外地，因為流體黏度限制了電泳粒子之移動，電泳顯示器可能會在低溫下遲滯。雖然有這些缺點，可在日常用品中找到電泳顯示器，諸如電子書(電子閱讀器(e-readers))、行動電話及行動電話護蓋、智慧卡、招牌、手錶、貨架標籤及隨身碟。
屬於Massachusetts Institute of Technology (MIT)及E Ink Corporation或以其名義的大量專利及申請案描述出多種使用在囊封的電泳及其它光電介質之技術。此囊封的介質包含許多小膠囊，其各者自身包含一內相，其中該內相包括在一流體介質中的電泳移動粒子；及一環繞該內相的膠囊壁。典型來說，該等膠囊本身係保持在一聚合物黏合劑內而形成一同質層且配置在二個電極間。在這些專利及申請案中所描述的技術包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如，美國專利案號7,002,728及7,679,814； (b)膠囊、黏合劑及囊封方法；參見例如，美國專利案號6,922,276及7,411,719； (c)微胞結構、壁材料及形成微胞的方法；參見例如，美國專利案號7,072,095及9,279,906； (d)用以裝填及密封微胞的方法；參見例如，美國專利案號7,144,942及7,715,088； (e)包括光電材料的膜及次組件；參見例如，美國專利案號6,982,178及7,839,564； (f)使用在顯示器中的背板、黏著層及其它輔助層及方法；參見例如，美國專利案號7,116,318及7,535,624； (g)顏色形成及顏色調整；參見例如，美國專利案號7,075,502及7,839,564； (h)用以驅動顯示器的方法；參見例如，美國專利案號7,012,600及7,453,445； (i)顯示器之應用；參見例如，美國專利案號7,312,784及8,009,348；及 (j)非電泳型顯示器，如描述在美國專利案號6,241,921及美國專利申請案公開案號2015/0277160中；及除了顯示器外的囊封及微胞技術之申請案，參見例如美國專利申請案公開案號2015/0005720及2016/0012710。
許多商業電泳介質基本上僅顯示出二種顏色，且在黑色與白色極端值間具有梯度，已知為「灰階」。此電泳介質係在具有第二種不同顏色的呈色流體中使用單一型式之具有第一顏色的電泳粒子；或在未呈色流體中使用具有不同第一及第二顏色的第一及第二型式電泳粒子。在前者情況中，當該粒子係毗鄰該顯示器的觀看表面時，其顯示出第一顏色；及當該粒子係與觀看表面間隔開時，其顯示出第二顏色。在後者情況中，當該第一型式粒子係毗鄰該顯示器的觀看表面時，其顯示出第一顏色；及當該第二型式粒子係毗鄰觀看表面時，其顯示出第二顏色。典型來說，該二種顏色係黑色及白色。
若想要全彩顯示器時，可在該單色(黑色及白色)顯示器的觀看表面上沈積一濾色片陣列。該具有濾色片陣列的顯示器係依賴區域共用及顏色摻合來產生色刺激。該可獲得的顯示區域係在三或四個原色間共用，諸如紅色/綠色/藍色(RGB)或紅色/綠色/藍色/白色(RGBW)；及該濾色片可呈一維(條紋)或二維(2x2)重覆圖案安排。亦在技藝中知曉原色或多於三種原色的其它選擇。該三(在RGB顯示器的情況中)或四(在RGBW顯示器的情況中)個子像素係選擇為儘量的小，以便它們在意欲的視距處視覺地摻合在一起而成為具有一致的色刺激之單一像素(「顏色摻合」)。區域共用的固有缺點為著色劑總是存在，及顏色僅可藉由將下面的單色顯示器之相應像素切換成白色或黑色(開或關相應原色)來調節。例如，在理想的RGBW顯示器中，紅色、綠色、藍色及白色原色各者佔據該顯示區域的四分之一(四個子像素中的一個)，而該白色子像素係與下面單色顯示器的白色一樣亮，及該等呈色子像素各者不會比該單色顯示器的白色的三分之一亮。由該顯示器顯示出的白色顏色之亮度整體上無法大於該白色子像素的亮度之一半。此係由下列事實造成：該顯示器的白色區域係由顯示出該每四個中的一個的白色子像素加上每個呈其呈色形式的呈色子像素而產生，其中該等呈色子像素係等於該白色子像素的三分之一。因此，該三個結合的呈色子像素之貢獻不會超過一個白色子像素。顏色的亮度及飽和度係由與切換成黑色的顏色像素進行區域共用而降低。特別是，當混合黃色時，區域共用會係問題，因為其比相等亮度的任何其它顏色亮，及飽和的黃色幾乎與白色一樣亮。將藍色像素(顯示區域的四分之一)切換成黑色時會使得黃色太暗。
全彩顯示器可任擇地藉由使用一包括多種具有不同電泳移動性之呈色顏料的電泳介質而提供。例如，美國專利案號9,921,451教示一種包括一電泳介質之呈色電泳顯示器，其包含一種型式的光散射粒子(典型為白色)且提供三種相減性原色之三種實質上非光散射型式粒子。使用具有相減性原色之實質上非光散射粒子型式允許顏色混合及在單一像素處提供比可由濾色片達成者更多的顏色結果。電泳介質及電泳裝置顯示出複雜行為，特別是包括多組具有不同電荷及移動性之帶電荷顏料的那些。在狀態間需要複雜的「波形」來驅動粒子。與電場的複雜性併合，粒子(顏料)與流體之混合物可由於在施加電場後於帶電荷物種與周圍環境(諸如，囊封介質)間之交互作用而具有出乎意料的行為。額外地，此出乎意料的行為可產生自在該流體、顏料或囊封介質中的雜質。例如，在電泳粒子上的電荷正常藉由將一電荷控制劑(CCA)或界面活性劑加入至該電泳介質來進行控制，但是，商業來源的CCAs可具有明顯的雜質濃度。此外，難以預測電泳顯示器將如何因應在該內相組成物中的變動。
在一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物包含複數個帶電荷粒子及一包含銨陽離子且具有由式I表示的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image001
式I， 其中m係0、1、2或3；每個R係各自獨立地選自於由烷基及芳基所組成之群；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。
在另一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物包含複數個帶電荷粒子及一包含銨陽離子且具有由式II表示的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image003
式II， 其中R係烷基或芳基；R1 、R2 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中式II包含至少一個-[(Z)n -X-HT]；其中Z基團係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。
在另一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物包含複數個帶電荷粒子及一包含銨陽離子且具有由式III表示的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image005
式III， 其中R係烷基或芳基；其中R3 、R4 及R5 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中式III包含至少一個-[(Z)n -X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。
在另一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物包含複數個帶電荷粒子及一包含銨陽離子且具有由式IV表示的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image007
式IV， 其中R係烷基或芳基；其中R6 、R7 及R8 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中式IV包含至少一個-[(Z)n -X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。
在另一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物包含複數個帶電荷粒子及一包含銨陽離子及具有由式V表示的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image009
式V， 其中R9 及R10 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中式V包含至少一個-[(Z)n -X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。
在另一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物包含複數個帶電荷粒子、一第一電荷控制劑及一第二電荷控制劑，其中該第二電荷控制劑包含銨陽離子、非環狀二級醯胺基團及疏水部分。
在另一個態樣中，根據本發明的具體實例之混合物係以在流體中的分散液呈現，其中該複數個帶電荷粒子能在施加電場後移動通過該流體。一具有電泳介質的光電顯示器可包含該分散液。
將考慮下列說明明瞭本發明的這些及其它態樣。
在下列詳細說明中，藉由實施例提出許多具體細節以提供相關教示之完全了解。但是，所屬領域之技術者應該明瞭，本教示可沒有此細節而實施。
本發明提供一種包含顏料粒子與改良的電荷控制劑之混合物。吸收、散射或反射在寬帶或所選擇的波長中之光的粒子於本文中指為呈色或顏料粒子。亦可在本發明之混合物中使用除了顏料(該用語的嚴格意義為意謂著不溶性呈色材料)外會吸收或反射光的多種材料，諸如，染料或光子結晶等等。
該混合物可併入在電泳介質中有用的分散液中及併入顯示器中，或併入與背板耦合而形成一顯示器之前平面積層板或倒置式前平面積層板中。任擇地，該混合物可在其它應用中有用，諸如在印刷應用中使用作為電子照像調色劑的組成物。
如於本文中所使用，電子照相術或全錄影印術係一種在基材上印刷一影像的方法。在塗佈板或滾筒上形成一包含靜電電荷的潛在影像，接著(a)讓帶相反電荷的粒子附著在該板或滾筒之帶電荷部分上，(b)將該帶電荷粒子轉移在該基材上，及(c)藉由加熱來熔融在該基材上的粒子。典型的帶電荷粒子包含彩色顏料、樹脂及一或多種電荷控制劑。該等粒子係以稱為「調色劑」或「電子照像調色劑」的粉末形式使用，其中該粉末包含具有特定的平均粒子尺寸之粒子。
如於本文中所使用，包含親水性及疏水性部分二者的分子之「頭端基」係該分子的親水性部分之官能基。該分子可具有一或多於一個頭端基。
如於本文中所使用，除非其它方面有所描述，否則用語「分子量」或「MW」指為重量平均分子量。重量平均分子量係藉由凝膠滲透層析法測量。
當遍及本專利說明書及申請專利範圍使用時，「輔助官能性」或「輔助官能基」意謂著一電荷控制劑的非離子、極性官能基。「輔助官能基」可包括酯基團、羥基酯基團、三級醯胺基團、胺基甲酸酯基團、非環狀尿素基團、環狀尿素、環狀醯胺、環狀醯胺及其它非離子極性官能基。
根據本發明的多個具體實例之混合物可包含複數個帶電荷粒子及一包含陽離子頭端基且具有根據式I的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image011
式I， 其中m係0、1、2或3；其中每個R係各自獨立地選自於由烷基及芳基所組成之群；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。該R基團可係甲基、乙基、丙基、苯基或苄基。若有多於一個烷基連接至該式I的四級銨基團之胺原子時，該烷基可相同或不同。例如，該式I可包含三甲基銨陽離子基團、三乙基銨陽離子基團、二甲基乙基銨陽離子基團等等。該(Z)n 基團可係-CH2 -、-CH2 CH2 -、-CH2 CH2 CH2 -、-CH2 CH2 CH2 CH2 -等等。該(Z)n 基團可係未分枝的基團-(CH2 )q -，其中q可係1至20。任擇地，該(Z)n 基團可係分枝的烷烴二基，諸如-CH2 (CH3 )CH2 CH2 -。該X部分可包含多種非離子、極性官能基，諸如酯基團[-O-C(O)-]、羥基酯基團、硫酯[-S-C(O)-]、三級醯胺基團[-N(烷基)-C(O)-O-]、胺基甲酸酯基團[-NH-C(O)-O-]或[-O-C(O)-NH-]、非環狀尿素基團[-NH-C(O)-NH-]、環狀尿素、環狀醯胺、環狀醯胺及其組合。
任擇地，根據本發明的多個具體實例之混合物可包含複數個帶電荷粒子及一包含陽離子頭端基且具有根據式II的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image013
式II， 其中R係烷基或芳基；R1 、R2 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中式II包含至少一個-[(Z)n -X-HT]；其中該(Z)n 基團係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。在由式II表示的化合物之一個實施例中，R及R2 二者係甲基。該-(Z)n -基團可係未分枝或分枝的次甲基(methylidene)。在一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 -。在另一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 CH2 -。該X部分可包含多種非離子、極性官能基，諸如酯基團、羥基酯基團、硫酯、三級醯胺基團、胺基甲酸酯基團、非環狀尿素基團、環狀尿素、環狀醯胺、環狀醯胺及其組合。
任擇地，根據本發明的多個具體實例之混合物可包含複數個帶電荷粒子及一包含二個陽離子頭端基且具有根據式III的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image015
式III， 其中R係烷基或芳基；其中R3 、R4 及R5 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中式III包含至少一個-[(Z)n -X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。在由式III表示的化合物之一個實施例中，R及R3 二者係甲基。該-(Z)n -基團可係未分枝或分枝的次甲基。在一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 -。在另一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 CH2 -。該X部分可包含多種非離子、極性官能基，諸如酯基團、羥基酯基團、硫酯、三級醯胺基團、胺基甲酸酯基團、非環狀尿素基團、環狀尿素、環狀醯胺、環狀醯胺及其組合。
任擇地，根據本發明的多個具體實例之混合物可包含複數個帶電荷粒子及一包含陽離子頭端基且具有根據式IV的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image017
式IV， 其中R係烷基或芳基；其中R6 、R7 及R8 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中該式IV包含至少一個-[(Z)n -X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。在由式IV表示的化合物之一個實施例中，R及R6 二者係甲基。該-(Z)n -基團可係未分枝或分枝的次甲基。在一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 -。在另一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 CH2 -。該X部分可包含多種非離子、極性官能基，諸如酯基團、羥基酯基團、硫酯、三級醯胺基團、胺基甲酸酯基團、非環狀尿素基團、環狀尿素、環狀醯胺、環狀醯胺及其組合。
任擇地，根據本發明的多個具體實例之混合物可包含複數個帶電荷粒子及一包含陽離子頭端基且具有根據式V的化學結構之第一電荷控制劑：
Figure 02_image019
式V， 其中R9 及R10 係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n -X-HT]基團所組成之群；其中該式V包含至少一個-[(Z)n -X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基與未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係一包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係一疏水部分。在由式V表示的化合物之一個實施例中，該R10 基團係甲基。在另一個實施例中，該R10 基團係乙基。該-(Z)n -基團可係未分枝或分枝的次甲基。在一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 -。在另一個實施例中，該-(Z)n -基團係-CH2 CH2 CH2 -。該X部分可包含多種非離子、極性官能基，諸如酯基團、羥基酯基團、硫酯、三級醯胺基團、胺基甲酸酯基團、非環狀尿素基團、環狀尿素、環狀醯胺、環狀醯胺及其組合。
現在使用於電泳顯示器及其它領域中的某些電荷控制劑(CCAs)包含四級銨頭端基、二級醯胺-NH-C(O)-及一或多個聚合物尾部。典型來說，電泳顯示器的性能係藉由下列最佳化：(1)調整該電荷控制劑在該電泳分散液中的相對質量；及/或(2)藉由摻合離子性聚合物CCAs與脂肪四級銨鹽來調整該電泳分散液的氮含量。存在於該電荷控制劑的化學結構中之輔助官能基型式迄今為止未視為有關聯。
驚人地，本發明的發明人已發現顏料電荷會受衝擊及可藉由選擇存在於該亦包含陽離子頭端基之電荷控制劑的化學結構中之輔助官能基型式來進行控制。更特別是，在四級電荷控制劑中併入除了非環狀二級醯胺基團外的輔助官能基實質上修改及改良電泳顯示器之性能。
在本發明之多個具體實例中所使用的電荷控制劑不限於單四級銨材料。該材料可包括例如雙-四級銨鹽、參-四級銨鹽等等。如先前提到，該併入根據本發明的多個具體實例所製得之分散液中的電荷控制劑包括除了非環狀二級醯胺基團外或取代其之輔助官能基。該輔助官能基可係非環狀或不同環尺寸的環狀。該電荷控制劑之化學結構亦可包含複數種型式的輔助官能基或僅有一種型式。例如，雙-四級電荷控制劑(即，每分子二個四級胺頭端基)可包括一個尿素基團作為輔助官能基而與一個頭端基相關聯，及一個酯作為輔助官能基而與其它頭端基相關聯。任擇地，酯基團(或尿素基團)可提供作為二者之輔助官能基。在更另一個可替代例中，於上述式I-V中的X部分可包含複數個輔助官能基；但是，最好該等輔助官能基之最接近該頭端基(即，較接近該化學結構附近)的一個係除了非環狀二級醯胺基團外之輔助官能基。
該包含陽離子頭端基及除了非環狀二級醯胺基團外的輔助官能基之電荷控制劑的化學結構之實施例包括但不限於下列結構：
Figure 02_image021
Figure 02_image023
更特定的實施例包括但不限於下列由式VII至XIII表示的結構：
Figure 02_image025
式VII；
Figure 02_image027
式VIII；
Figure 02_image029
式IX；
Figure 02_image031
式X；
Figure 02_image033
式XI；
Figure 02_image035
式XII；
Figure 02_image037
式XIII。
該用以製造在本發明之多個具體實例中所併入的電荷控制劑之合成程序可以任何數目的方法進行設計以提供想要的官能基分佈。例如，可將二或更多種包含陽離子頭端基及輔助官能基的單體與一或多種用以形成疏水性寡聚物或聚合物尾部的單體或寡聚物進行共聚合。任擇地，該電荷控制劑可藉由後修改技術而製備，其中該起始電荷控制活性係由於併入或修改該輔助官能基而改變。根據本發明的多個具體實例之混合物可包括不同電荷控制劑的摻合物。例如，某些摻合物可包括二或更多種電荷控制劑，其中該等電荷控制劑之至少一種具有一或多個陽離子頭端基而與除了非環狀二級醯胺基團外的輔助官能基相關聯。
該電荷控制劑的化學結構亦可包括多個疏水部分，包括寡聚物或聚合物尾部。該寡聚物或聚合物尾部可衍生自一或多種不同單體及/或寡聚物用以改變分子量及疏水性，及可係線性或具有不同分枝程度。在式I-V中的疏水部分HT可係寡聚物或聚合物尾部。若該電荷控制劑係包括在一包含分散液的電泳介質中時，該疏水部分較佳為與該分散流體相容。在某些具體實例中，該疏水性寡聚物或聚合物尾部可係不飽和，即，具有至少一個碳-碳雙鍵。該寡聚物或聚合物疏水尾部可衍生自一或多種單體，包括但不限於蓖麻油酸及異丁烯。
本發明的CCA之疏水部分HT可自在具有官能基A之試劑A-B間的反應所形成，其中該官能基A能夠與另一個為了方便起見於本文中指為CCA前驅物之分子G-(Z)n -Y的官能基Y反應。該反應方案係在方程式1中闡明： G-(Z)n -Y+A-B→G-(Z)n -HT   方程式1。 該(Z)n 基團對應所產生的CCA之連結基團，其連接該CCA的四級銨基團與該非離子、極性官能基X。為了方便及簡單起見，G代表該CCA前驅物連接至該連結基團的部分。該G可包括一或多個額外可與試劑A-B反應的官能基Y(或其它反應性官能基)。
在官能基A與Y間之反應可係縮合反應。其亦可係加成反應。例如，該官能基A可係羧酸、羧酸酐、鹵化醯或環氧基。這些官能基能夠與該CCA前驅物的官能基Y反應，其中該Y可係羥基、胺或硫醇。當然，為了該CCA包含疏水部分HT，該試劑A-B必需亦包括疏水性基團。該試劑A-B亦可係單體，其係經聚合而提供一疏水性聚合物。例如，該試劑A-B可係羥基脂肪酸，諸如蓖麻油酸，其聚合成聚(蓖麻油酸)。任擇地，該官能基A可係羥基、胺或硫醇，及該官能基Y可係羧酸、羧酸酐、鹵化醯或環氧基。
在一個具體實例中，該HT疏水部分可自CCA前驅物的Y官能基與二或更多種單體之反應所形成。在一個實施例中，該Y官能基係羥基。該二種單體可係單羥基單羧酸及二羥基單羧酸。該二種單體之聚合及與該CCA前驅物之羥基反應將導致該CCA具有一含有一或多個分枝的聚酯疏水性基團。此CCA的特定實施例可自在(a)3-(二甲基胺基)-1-丙醇、(b)蓖麻油酸(recinoleic acid)與(c)2,2-二羥甲基丙酸[CH3 C(CH2 OH)2 COOH]間之縮合反應所形成。
該試劑A-B可包括二或更多個基團A。同樣地，可在相同製備中使用二或更多種單體試劑之混合物。此可能夠製備在其疏水性HT部分上具多種聚合物架構的不同CCAs。
可提供作為試劑(A-B)的脂肪酸種類之非為限制的實施例有線性飽和脂肪酸、分枝的飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸。該線性飽和脂肪酸可包括約10至約35個碳原子的烷基鏈。該分枝的飽和脂肪酸之非為限制的實施例包括：包含約10個碳原子至約35個碳原子的異烷基之脂肪酸、包含約10個碳原子至約35個碳原子的反異(anteiso)烷基之脂肪酸、3,7,11,15-四甲基十六碳酸、2,6,10,14-四甲基十五碳酸、4,8,12-三甲基十三碳酸、13,13-二甲基十四碳酸及10-甲基十八碳酸。異脂肪酸係在ω-2位置中具有烷基分枝之脂肪酸。反異脂肪酸係在ω-2位置中具有烷基分枝之脂肪酸。該不飽和脂肪酸可包括具有約10個碳原子至約35個碳原子及一或多個碳-碳雙鍵的烴鏈。該不飽和脂肪酸之非為限制的實施例包括油酸、棕櫚油酸、肉豆蔻油酸、亞麻油酸、花生四烯酸、α-亞油烯酸、智人酸(sapienic acid)、反油酸、異油酸(vaccenic acid)、反亞油酸(linoelaidic acid)、二十碳五烯酸、芥子酸、7-甲基-7-十六碳酸及二十二碳六烯酸。
可提供作為單體試劑(A-B)之可聚合以提供疏水性聚合物的羥基脂肪酸種類之非為限制的實施例有具有包含約6個碳原子至約35個碳原子的烴鏈及一或多個羥基之飽和脂肪酸；及具有包含約6個碳原子至約35個碳原子的烴鏈、一或多個碳-碳鍵及一或多個羥基之不飽和脂肪酸。此羥基脂肪酸之非為限制的實施例有蓖麻油酸、ω-羥基-6-十二碳烯酸、9,10,13-三羥基-11-十八碳酸、9,12,13-三羥基-1-十八碳烯酸、9-羥基-10,12-十八碳二烯酸、13-羥基-9,11-十八碳二烯酸、8-羥基硬脂酸、2-羥基-15-甲基己酸、3-羥基-15-甲基己酸、ω-羥基-6-十二碳烯酸、2-羥基-13-甲基十四碳酸及2-羥基-13-甲基十四碳酸。
在一個具體實例中，該-X-HT基團可係一包含疏水性基團R11 的醯亞胺基團，如顯示在式XIV中。此可由相應的琥珀酸酐試劑A-B(具有疏水性取代基R11 )：
Figure 02_image039
式XIV， 在其與該CCA前驅物G-(Z)n -Y反應後形成，其中該反應性官能基Y係胺。該疏水性前驅物G-(Z)n -Y，其中該反應性官能基Y係胺。該疏水性取代基R11 可係一包含約10至約35個碳原子的烷基。該烷基亦可包含一或多個烷基鏈及/或一或多個碳-碳雙鍵。任擇地，該疏水性取代基可係藉由羥基羧酸諸如蓖麻油酸之聚合所形成的寡聚酯或聚酯基團。
本發明之混合物包含複數個帶電荷粒子及第一電荷控制劑，其中該電荷控制劑係由式I-V表示，其亦可包含第二電荷控制劑。該第二電荷控制劑可包含一或多個陰離子頭端基及一疏水部分。該陰離子頭端基之非為限制的實施例有羧酸陰離子、磺酸鹽陰離子、硫酸鹽陰離子、磷酸鹽陰離子及膦酸鹽陰離子。該第二電荷控制劑可包含一非離子頭端基及一疏水部分。該非離子頭端基之非為限制的實施例有聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚環氧丙烷、聚丙二醇及葡萄糖苷類。該第二電荷控制劑可包含一陽離子頭端基及一疏水部分。該陽離子頭端基之非為限制的實施例有銨鹽，諸如四級銨鹽。除了陰離子、非離子或陽離子頭端基外，該第二電荷控制劑可包含一醯胺基團。該第二電荷控制劑可包含一陽離子頭端基，諸如四級銨鹽、非環狀二級醯胺官能基；及一疏水部分。該第二電荷控制劑包含(a)一四級銨鹽、(b)一非環狀二級醯胺官能基及(c)一疏水部分，其實施例包括由下列式XV表示的材料：
Figure 02_image041
式XV， 其中R21 、R22 、R23 各者係各自獨立地選自於由烷基及芳基所組成之群，其中v係小於或等於20的整數，及其中HT係一疏水部分。該疏水部分HT可包含聚酯。該疏水部分HT可包含一選自於由下列所組成之群的官能基：聚(羥基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(異丁烯)及未分枝或分枝的烷基，其中該未分枝或分枝的烷基包含約10至約35個碳原子。在一個實施例中，R21 、R22 、R23 係甲基，v係3及HT係聚(蓖麻油酸)。在另一個實施例中，R21 、R22 、R23 係甲基，v係2及HT係聚(蓖麻油酸)。
本發明的混合物包含複數個帶電荷粒子及第一電荷控制劑，其中該電荷控制劑係由式I-V表示，其亦可包含第二電荷控制劑。該第二電荷控制劑可由下列式XVI及XVII表示，及其中HT係一疏水部分。該疏水部分HT可包含一選自於由下列所組成之群的官能基：聚(羥基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(異丁烯)及未分枝或分枝的烷基，其中該未分枝或分枝的烷基包含約10至約35個碳原子；
Figure 02_image043
式XVI，
Figure 02_image045
式XVII。
該電荷控制劑可以每100克帶電荷粒子多於1克電荷控制劑的濃度加入至該帶電荷顏料粒子之分散液，諸如電泳介質。該電荷控制劑可具有重量平均分子量(Mw)大於1,000克/莫耳，例如，大於2,000克/莫耳，例如，大於3,000克/莫耳，例如，大於4,000克/莫耳，例如，大於5,000克/莫耳，例如，大於6,000克/莫耳，例如，大於7,000克/莫耳，例如，大於8,000克/莫耳，例如，大於9,000克/莫耳，例如，大於10,000克/莫耳。
在許多具體實例中，該包括在根據本發明的多個具體實例之混合物中的電荷控制劑係吸附到在該混合物中之粒子表面上及改變上面的電荷。但是，本發明不受限於所吸附的CCAs，及包括帶電荷粒子與提供想要的性能之CCA的任何混合物皆合適。例如，該CCAs可與該帶電荷粒子複合而吸附進該粒子中，或它們可共價地鍵結至該粒子表面。該粒子及CCAs可存在於電荷複合物中，或經由凡得瓦爾力鬆散地連結。
如先前所描述，在根據本發明的具體實例所製得之多種混合物中，該具有除了非環狀二級醯胺基團外的輔助官能基之陽離子電荷控制劑可與另一種型式之具有非環狀二級醯胺的陽離子電荷控制劑摻合。其它型式的陽離子電荷控制劑可以純化形式購買，或該電荷控制劑可以已形成四級胺電荷控制劑的反應產物購買。例如，可購買SOLSPERSE 17000 (Lubrizol Corporation)，如為12-羥基-十八碳酸同元聚合物與N,N-二甲基-1,3-丙二胺及硫酸氫甲酯之反應產物。
關於電泳介質，可對包括在根據本發明的多個具體實例之混合物中的電泳粒子使用額外的電荷控制劑來提供好的電泳移動性。可使用穩定劑來防止電泳粒子團聚，和若該介質係被囊封在膠囊中時，防止電泳粒子不可逆地沈積到膠囊壁上。任一種組分皆可自跨越寬分子量範圍(低分子量、寡聚物或聚合物)的材料建構，及可係單一純化合物或混合物。可使用一選擇性電荷控制劑或電荷導向體。這些構成物典型由低分子量界面活性劑、聚合物試劑或一或多種組分之摻合物所組成，及提供其以穩定化或其它方面修改在該電泳粒子上的電荷之符號及/或量。可有關聯的額外顏料性質有粒子尺寸分佈、化學組成及耐光性。
亦可在根據本發明的多個具體實例之混合物中加入電荷佐劑。這些材料增加該電荷控制劑或電荷導向體的效率。該電荷佐劑可係多羥基化合物或胺基醇化合物，及較佳為可以至少2重量%之量溶於該懸浮流體中。該包括至少二個羥基的多羥基化合物之實施例包括但不限於乙二醇、2,4,7,9-四甲基癸炔-4,7-二醇、聚(丙二醇)、五甘醇、三丙二醇、三甘醇、甘油、新戊四醇、甘油參(12-羥基硬脂酸酯)、單羥基硬脂酸伸丙基甘油酯及單羥基硬脂酸乙二醇酯。在相同分子中包括至少一個醇官能基及一個胺官能基之胺基醇化合物的實施例包括但不限於三異丙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺、3-胺基-1-丙醇、鄰-胺基酚、5-胺基-1-戊醇及肆(2-羥乙基)乙二胺。該電荷佐劑較佳為以每克該粒子質量約1至約100毫克之量(「毫克/克」)存在於該懸浮流體中，及更佳為約50至約200毫克/克。
根據本發明的多個具體實例，該包括帶電荷粒子CCA複合物的混合物可具有優點使用在先前描述之全部型式的電泳顯示器(換句話說，單一粒子、相反電荷雙粒子、相同極性雙粒子及分散的聚合物)中。可使用所描述之帶電荷粒子CCA複合物來建構一僅具有一種粒子型式的電泳介質，諸如使用在可變式透射式窗戶中。可使用所描述的帶電荷粒子CCA複合物來建構欲使用在黑/白顯示器(即包括黑色粒子及白色粒子)中之電泳介質。可使用所描述之帶電荷粒子CCA複合物來建構欲使用在彩色顯示器(即包括例如三、四、五、六、七、或八種不同型式粒子)中之電泳介質。例如，可建構該粒子包括黑色、白色及紅色；或黑色、白色及黃色的顯示器。任擇地，該顯示器可包括紅色、綠色及藍色粒子；或青綠色、品紅及黃色粒子；或紅色、綠色、藍色及黃色粒子。
對電泳顯示器應用來說，可將根據本發明的多個具體實例之粒子及電荷控制劑的混合物分散在一懸浮流體中及囊封以提供一可併入顯示器中之囊封的電泳介質。根據本發明的多個具體實例所製造之電泳介質可使用相同組分及如在前述提及的Massachusetts Institute of Technology及E Ink Corporation專利及申請案中之製造技術。
例如，該包括粒子的懸浮流體應該根據諸如密度、折射率及溶解度之性質進行選擇。較佳的懸浮流體具有低介電常數(約2)、高體積電阻係數(約1015歐姆-公分)、低黏度(小於5厘司(centistoke)(「cst」))、低毒性及環境衝擊、低水溶解度(少於每百萬份10份(「ppm」))、高沸點(大於90℃)及低折射率(少於1.2)。
該非極性流體之選擇可以基於對化學惰性、與該電泳粒子相稱的密度、或與該電泳粒子及界限膠囊二者的化學相容性(在囊封的電泳顯示器之情況中)的考量。當該粒子之移動係想要時，該流體的黏度應該低。該懸浮流體之折射率亦可與該粒子實質上相稱。如於本文中所使用，若在該懸浮流體與該粒子的各別折射率間之差異係在約零至約0.3間及較佳為在約0.05至約0.2間時，其折射率係「實質上相稱」。
諸如經鹵化的有機溶劑、飽和的線性或分枝烴、聚矽氧油及低分子量含鹵素聚合物之非極性有機溶劑係一些有用的非極性流體。該非極性流體可包含單一流體。但是，該非極性流體經常將係多於一種流體的摻合物，以便調整其化學及物理性質。再者，該非極性流體可包括額外的表面修改劑以修改該電泳粒子或界限膠囊之表面能量或電荷。亦可在該懸浮流體中包括用於該微膠囊化方法的反應物或溶劑(例如，油可溶單體)。亦可將額外的電荷控制劑加入至該懸浮流體。
有用的有機溶劑包括但不限於環氧化合物，諸如環氧癸烷及環氧十二烷；乙烯基醚，諸如環己基乙烯基醚及Decave (International Flavors & Fragrances, Inc.，New York，N.Y.的註冊商標)；及芳香烴，諸如甲苯及萘。有用的經鹵化的有機溶劑包括但不限於四氟二溴乙烯、四氯乙烯、三氟氯乙烯、1,2,4-三氯苯及四氯化碳。這些材料具有高密度。有用的烴包括但不限於十二烷、十四烷；在Isopar(註冊商標)系列(Exxon，Houston，Tex.)、Norpar(註冊商標)(正石蠟液體系列)、Shell-Sol(註冊商標)(Shell，Houston，Tex.)及Sol-Trol(註冊商標)(Shell)中的脂肪烴；石油腦及其它石油溶劑。這些材料通常具有低密度。有用的聚矽氧油之實施例包括但不限於八甲基環矽氧烷及較高分子量的環狀矽氧烷、聚(甲基苯基矽氧烷)、六甲基二矽氧烷及聚二甲基矽氧烷。這些材料通常具有低密度。有用的低分子量含鹵素聚合物包括但不限於聚(氯三氟乙烯)聚合物(Halogenated Hydrocarbon Inc.，River Edge，N.J.)、Galden(註冊商標)(來自Ausimont，Morristown，N.J.之全氟化的醚)或來自du Pont (Wilmington，Del.)的Krytox(註冊商標)。在較佳的具體實例中，該懸浮流體係聚(氯三氟乙烯)聚合物。在特別佳的具體實例中，此聚合物具有聚合程度約2至約10。可獲得在一定黏度、密度及沸點範圍內的許多上述材料。
該非極性流體必需能夠在形成膠囊前形成小滴。該用以形成小滴的方法包括流過噴射器、膜、噴嘴或孔洞，和剪切基底的乳化方案。該小滴之形成可藉由電或音波場進行協助。在乳液型式囊封的情況中，可使用界面活性劑及聚合物來輔助該小滴之穩定化及乳化。一種使用在本發明之顯示器中的界面活性劑係十二烷基硫酸鈉。
在某些具體實例中，該非極性流體將包括一光學吸收染料。此染料必需可溶於該流體中，但是通常將不溶於該膠囊的其它組分中。在染料材料之選擇上有更多彈性。該染料可係純化合物或染料的摻合物以達成特別的顏色，包括黑色。該染料可具螢光性，此將製造出螢光性質與該粒子的位置相依之顯示器。該染料可具光活性、在以可見光或紫外光照射後改變成另一種顏色或變成無色、提供另一種用以獲得光學反應的方法。該染料亦可藉由例如熱、光化學或化學擴散方法聚合而在該界限外殼內形成一固體吸收聚合物。
有許多染料可使用在囊封的電泳顯示器中。於此，重要的性質包括耐光度、在懸浮液體中的溶解度、顏色及成本。這些染料通常選自於偶氮、蒽醌及三苯基甲烷型式的染料種類，及可進行化學修改以便增加其在油相中的溶解度及減少其被粒子表面吸附。
將證明一些已經由熟習電泳顯示器該項技術者知曉的染料係有用。有用的偶氮染料包括但不限於：油紅染料、及蘇丹紅及蘇丹黑系列染料。有用的蒽醌染料包括但不限於：油藍染料、及Macrolex藍系列染料。有用的三苯基甲烷染料包括但不限於Michler’s hydrol、孔雀石綠、結晶紫及金胺O。
通常來說，咸信帶電荷如為在存在於該連續相與粒子表面之某些部分間的酸鹼反應結果。因此，有用的材料係有能參與此反應的那些，或如在技藝中所知曉之任何其它帶電荷反應。
可加入粒子分散液穩定劑來防止粒子絮凝或附著至膠囊壁。對使用在電泳顯示器中作為懸浮流體的典型高電阻率液體來說，可使用非水性界面活性劑。這些包括但不限於二醇醚、炔系二醇、烷醇醯胺、山梨糖醇衍生物、烷基胺、四級胺、咪唑啉類、二烷基氧化物及磺化琥珀酸酯。
若想要雙穩定性電泳介質時，可想要在該懸浮流體中包括一具有數量平均分子量超過約20,000的聚合物，此聚合物基本上不吸附在電泳粒子上，為此目的，聚(異丁烯)係較佳的聚合物。參見2002年4月2日提出的申請案序號10/063,236 (公開案號2002/0180687，此共審查中申請案之整體揭示於此以參考方式併入本文)，及對應的國際申請案案號PCT/US02/10267(公開案號WO 02/079869)。
用語「雙穩定」及「雙穩定性」於本文中係以其在技藝中的習知意義使用而指為包含在至少一種光學性質上具有不同的第一及第二顯示狀態之顯示元件的顯示器，如此在任何所提供的元件已經藉由有限時間段的定址脈衝驅動至假設其第一或第二顯示狀態後，於該定址脈衝已終止後，其狀態將存留一段改變該顯示元件的狀態所需要之最小定址脈衝時間段的至少數倍時間，例如，至少四倍。已在美國專利案號7,170,670中顯示出，某些能有灰階之粒子基底的電泳顯示器不僅在其極端黑色及白色狀態下穩定，而且亦在其中間灰色狀態下穩定，及相同也適用於某些其它型式的光電顯示器。此型式的顯示器係合適地稱為多穩定而非雙穩定，然而為了方便，於本文中可使用用語「雙穩定」來涵蓋雙穩定及多穩定顯示器二者。
用語「灰階」於本文中係以其在成像技藝中習知的意義使用而指為像素之二種極端光學狀態的中間狀態，及不需意謂著在這二種極端狀態間之黑色-白色過渡。例如，數篇前述提及的E Ink專利及公開的申請案描述出該極端狀態係白色及深藍色之電泳顯示器，此使得該中間灰色狀態將實際上係淡藍色。更確切地，如已經提到，在光學狀態上的改變可根本非為顏色改變。用語「黑色」及「白色」於此之後可使用來指為顯示器的二種極端光學狀態，及應該了解為正常包括極端光學狀態而非嚴格為黑色及白色，例如，前述提及的白色及暗藍色狀態。
然後，可囊封該包含懸浮流體、粒子及電荷控制劑的分散液。囊封的電泳顯示器典型不會遭遇到傳統電泳裝置之團化及沈降失效模式，且提供進一步優點，諸如將該顯示器印刷或塗佈在廣泛多種可撓及堅硬基材上的能力。(措辭「印刷」之使用意欲包括全部形式的印刷及塗佈，包括但不限於：預計量供給式塗佈法，諸如區塊模具塗佈法(patch die coating)、狹縫或擠壓塗佈法、斜板式或階式塗佈法、簾幕塗佈法；輥塗法，諸如輥襯刀塗佈法、前向及逆向輥塗法；凹版塗佈法、浸沾塗佈法、噴灑塗佈法、彎月液面塗佈法、旋轉塗佈法、刷塗法、氣刀塗佈法、絲網印刷方法、靜電印刷方法、熱印刷方法、噴墨印刷方法、電泳沈積(參見美國專利案號7,339,715)及其它類似技術。)因此，所產生的顯示器可係可撓。進一步，因為該顯示介質可進行印刷(使用多種方法)，該顯示器其自身可不昂貴地製造出。
該電泳介質的囊封可以數種不同方式達成。許多合適於微膠囊化的程序詳述在下列二者中：Microencapsulation, Processes and Applications (I.E. Vandegaer，ed.)，Plenum Press，New York，N.Y.(1974)及Gutcho，Microcapsules and Microencapsulation Techniques，Noyes Data Corp.，Park Ridge，N.J. (1976)。該等方法分成數種一般種類，其全部皆可應用至本發明：界面聚合、就地聚合、物理方法諸如共擠壓及其它相分離方法、液體中(in-liquid)固化及簡單/複雜凝聚。
許多材料及方法應該証明在配製本發明之顯示器時有用。對用以形成膠囊之簡單凝聚方法有用的材料包括但不限於明膠、聚(乙烯基醇)、聚(醋酸乙烯酯)及纖維素衍生物，諸如例如，羧甲基纖維素。對複雜凝聚方法有用的材料包括但不限於明膠、阿拉伯膠、卡拉膠(carageenan)、羧甲基纖維素、水解的苯乙烯酐共聚物、瓊脂、藻酸酯、酪蛋白、白蛋白、甲基乙烯基醚共馬來酸酐及纖維素酞酸酯。對相分離方法有用的材料包括但不限於聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、乙基纖維素、聚(乙烯基吡啶)及聚丙烯腈。對就地聚合方法有用的材料包括但不限於聚羥基醯胺、與醛、三聚氰胺或尿素及甲醛；三聚氰胺或尿素與甲醛之縮合物的水可溶性寡聚物；及乙烯基單體，諸如例如，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯腈。最後，對界面聚合方法有用的材料包括但不限於二醯基氯，諸如例如，癸二醯基、己二醯、及二或多胺或醇、及異氰酸酯。有用的乳液聚合材料可包括但不限於苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸丁酯。
可將所製造的膠囊分散進可固化的載體中而產生墨液，其可使用習知的印刷及塗佈技術來印刷或塗佈在大及任意形狀或彎曲表面上。
在本發明的上下文中，熟習該項技術者將根據想要的膠囊性質來選擇一囊封程序及壁材料。這些性質包括膠囊半徑之分佈；膠囊壁的電、機械、擴散及光學性質；及與膠囊內相的化學相容性。
該膠囊壁通常具有高電阻率。雖然可使用具有相對低電阻率的壁，此在需要相對較高的定址電壓時可能會限制其性能。該膠囊壁亦應該機械強度高(儘管若所完成的膠囊粉末係欲分散在一可固化的聚合物黏合劑中而用於塗佈時，機械強度非為關鍵)。該膠囊壁應該通常不為多孔。但是，若想要使用一製造多孔膠囊的囊封程序時，這些可在後加工步驟中加上外塗覆(即，第二次囊封)。再者，若該膠囊係欲分散在可固化的黏合劑中時，該黏合劑將提供來封閉該孔洞。該膠囊壁應該係光學透明。但是，該壁材料可經選擇以與該膠囊的內相(即，懸浮流體)或該膠囊欲分散於其中之黏合劑的折射率相稱。對某些應用(例如，插入二個固定電極間)來說，單分散型膠囊半徑係想要。
適合於本發明的囊封技術涉及在油/水乳液的水相中，於負電荷之經羧基取代的線性烴聚電解質材料存在下，在尿素與甲醛間聚合。所產生的膠囊壁係尿素/甲醛共聚物，其離散地圍住該內相。該膠囊透明、機械強度高及具有好的電阻率性質。
就地聚合的相關技術係使用油/水乳液，其藉由將電泳流體(即，包括該顏料粒子的懸浮液之介電液體)分散在水性環境中而形成。該等單體聚合而形成對內相比對水相有較高親和力的聚合物，因此繞著該乳化的油滴進行縮合。在一種就地聚合方法中，尿素與甲醛係於聚(丙烯酸)存在下縮合(參見例如，美國專利案號4,001,140)。在美國專利案號4,273,672所描述的其它方法中，承載在水溶液中的多種交聯劑之任何者係繞著微觀的油滴沈積。此交聯劑包括醛類，特別是甲醛、乙二醛或戊二醛；礬、鋯鹽及多異氰酸酯。
凝聚方法亦使用油/水乳液。一或多種膠體係透過控制溫度、pH及/或相對濃度而凝聚(即，團聚)出水相及繞著該油滴沈積作為外殼，因此產生微膠囊。合適於凝聚的材料包括明膠及阿拉伯膠。參見例如美國專利案號2,800,457。
界面聚合方法係依賴油可溶單體存在於該電泳組成物中，其再一次以在水相中的乳液呈現。在微小的疏水性小滴中之單體與引進該水相中的單體反應，在小滴與環繞的水性介質間之界面處聚合及繞著該小滴形成外殼。雖然所產生的壁相當薄及可滲透，此方法不需要某些其它方法的高溫特徵，因此就選擇該介電液體來說，其獲得較大的彈性。
可將額外的材料加入至囊封介質以改良該電泳顯示器之架構。例如，可使用塗佈輔助劑來改良該塗佈或印刷的電泳墨液材料之均勻性及品質。可加入潤溼劑來調整在該塗層/基材界面處的界面張力及調整液體/空氣表面張力。該潤溼劑包括但不限於陰離子及陽離子界面活性劑，及非離子物種，諸如聚矽氧或含氟聚合物基底的材料。可使用分散劑來修改在膠囊與黏合劑間之界面張力、在絮凝及粒子沈降上提供控制。
許多前述提及的專利及申請案了解到在囊封的電泳介質中環繞該等離散的微膠囊之壁可由連續相置換，因此製造出一所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中該電泳介質包含複數個離散的電泳流體小滴及一聚合材料連續相，及在此聚合物分散型電泳顯示器中之離散的電泳流體小滴可視為膠囊或微膠囊，即使並無離散的膠囊膜係與每個獨立小滴相連；參見例如，美國專利案號6,866,760。此外，為了本申請案的目的，此聚合物分散型電泳介質視為囊封電泳介質的亞種。
相關型式的電泳顯示器係所謂的微胞電泳顯示器。在微胞電泳顯示器中，該帶電荷粒子及流體未被囊封在微膠囊內，反而是保留在複數個於典型為聚合物膜的載體介質中所形成之空腔內。參見例如美國專利案號6,672,921及6,788,449，二者屬於Sipix Imaging, Inc.。一旦以電泳介質填充該微胞，密封該微胞，將電極(或電極陣列)接附至該微胞，及以電場驅動該經填充的微胞而產生顯示器。
例如，如在美國專利案號6,930,818中所描述，可使用公模具來壓印一導電基材，在此之上形成一透明的導體膜。然後，在該導體膜上塗佈一熱塑性或熱固性前驅物層。該熱塑性或熱固性前驅物層係藉由呈滾筒、板或帶形式的公模具在高於該熱塑性或熱固性前驅物層的玻璃轉換溫度之溫度下壓印。一旦形成，在該前驅物層硬化期間或之後釋放出該模具而顯露出微胞陣列。該前驅物層之硬化可藉由冷卻、藉由輻射、熱或水分之交聯而達成。若該熱固性前驅物之固化係藉由UV輻射達成時，該UV可自該網狀膜片的底部或頂端輻射到該透明的導體膜上，如顯示在二圖式中般。任擇地，可將UV燈放置在該模具內。於此情況中，該模具必需透明以允許UV光輻射通過該預圖形化的公模具而到該熱固性前驅物層上。
該用以製備微胞的熱塑性或熱固性前驅物可係多官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、環氧化合物及其寡聚物、聚合物及其類似物。通常亦加入授予彈性的可交聯寡聚物諸如胺基甲酸酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯，以改良該經壓印的微胞之曲折抗性。該組成物可包括聚合物、寡聚物、單體及添加劑，或僅有寡聚物、單體及添加劑。
通常來說，該微胞可係任何形狀，及其尺寸及形狀可變化。在一個系統中，該微胞可具實質上一致的尺寸及形狀。但是，為了最大化光學效應，可製造出具有不同形狀及尺寸之混合物的微胞。例如，以紅色分散液填充的微胞可具有與綠色微胞或藍色微胞不同的形狀或尺寸。再者，該像素可由不同數量之不同顏色的微胞組成。例如，該像素可由一些小綠色微胞、一些大紅色微胞及一些小藍色微胞組成。三種顏色不需要具有相同形狀及數量。
該微胞的開口可係圓形、方形、矩形、六角形或任何其它形狀。在開口間之分割區域較佳為保持小以便達成高顏色飽和度及對比，同時維持想要的機械性質。因此，蜂窩形狀的開口較佳，其超過例如圓形開口。
對反射型電泳顯示器來說，每個各別微胞的尺寸可在約102 至約5×105 平方微米之範圍內，較佳為約103 約5×104 平方微米。該微胞的深度係在約3至約100微米之範圍內，較佳為約10至約50微米。該開口對壁比率係在約0.05至約100之範圍內，較佳為約0.4至約20。該等開口自開口的邊緣至邊緣之距離通常在約15至約450微米之範圍內，較佳為約25至約300微米。
如上述提到，電泳介質需要流體的存在。在大部分的電泳介質先述技藝中，此流體係液體，但是該電泳介質可使用氣體流體製造；參見例如，Kitamura，T.等人，Electrical toner movement for electronic paper-like display，IDW Japan，2001，Paper HCS1-1；及Yamaguchi，Y.等人，Toner display using insulative particles charged triboelectrically，IDW Japan，2001，Paper AMD4-4。亦參見美國專利案號7,321,459及7,236,291。
因為囊封的電泳介質容易施加至可撓基材，該電泳顯示器可使用多種積層程序進行組裝。前述提及的美國專利案號6,982,178描述出一種組裝電泳顯示器(包括囊封的電泳顯示器)之方法。基本上，此專利描述出所謂的前平面積層板(FPL)，其依序包含光透射導電層、與該導電層電接觸之固體光電介質層、黏著層及脫模薄片。典型來說，該光透射導電層將被負載在較佳為可撓的光透射基材上，其中可撓的意義係該基材可手動繞著直徑10英吋(254毫米)的滾筒(表示)纏繞而沒有永久變形。在此專利及於本文中的用語「光透射」係使用而意謂著因此標明出的層透射足夠的光以使觀測者能夠看透該層而觀察到該光電介質之顯示狀態改變，其正常將通過該導電層及毗連基材(若存在時)觀看到；在該光電介質於不可見波長的反射性上顯示出改變之情況中，用語「光透射」當然應該解釋為指為相關的不可見波長之透射。該基材典型將係一聚合物膜，及正常將具有厚度在約1至約25密耳(25至634微米)之範圍內，較佳為約2至約10密耳(51至254微米)。該導電層合宜地係薄金屬層或薄金屬氧化物層，例如，鋁或氧化銦錫(ITO)；或可係一導電聚合物。塗佈鋁或ITO的聚(對酞酸乙二酯)(PET)膜可商業購得，例如，如為來自E.I. du Pont de Nemours & Company，Wilmington DE之塗鋁的Mylar (Mylar係註冊商標)，及此商業材料可以好的結果使用在前平面積層板中。
可藉由下列來實現使用此前平面積層板來組裝光電顯示器：自該前平面積層板移除脫模薄片，及在有效造成該黏著層黏附至背板之條件下讓該黏著層與該背板接觸，因此將該黏著層、光電介質層及導電層穩固至該背板。此方法良好適應於大量製造，因為該前平面積層板可典型使用捲繞式塗佈技術大量製造，然後切割成與特定背板使用時所需要的任何尺寸之片。
美國專利案號7,561,324描述出一種所謂的雙脫模薄片，其基本上係前述提及的美國專利案號6,982,178之前平面積層板的簡化版本。一種雙脫模薄片形式包含一夾在二層黏著層中間之固體光電介質層，該黏著層之一或二者係由一脫模薄片覆蓋。另一種雙脫模薄片形式包含一夾在二片脫模薄片中間之固體光電介質層。二者形式的雙脫模之膜意欲以通常類似於自已經描述的前平面積層板來組裝光電顯示器之方法，但是包括二次分開積層之方法來使用；典型來說，在第一次積層中，將該雙脫模薄片積層至前端電極以形成前端次組裝件，然後在第二次積層中，將該前端次組裝件積層至背板以形成該最後顯示器，然而若須要時，這二次積層順序可顛倒。
美國專利案號7,839,564描述出一種所謂的倒置式前平面積層板，其係在前述提及的美國專利案號6,982,178中所描述之前平面積層板的變體。此倒置式前平面積層板依序包含光透射保護層及光透射導電層之至少一種、黏著層、固體光電介質層及脫模薄片。此倒置式前平面積層板係使用來形成在該光電層與前電極或前基材間具有積層黏著層之光電顯示器；可或可不在該光電層與背板間存在第二典型薄黏著層。此光電顯示器可結合好的解析度與好的低溫性能。
根據本發明的多個具體實例，先前描述之電荷控制劑亦可使用來形成電子照像調色劑。可將該電荷控制劑混合或分散在一聚合物黏合劑中(例如，共擠壓)，然後進行研磨以形成電子照像調色劑。在形成該黏合劑時有用的聚合物包括但不限於聚碳酸酯、經樹脂修改的馬來酸醇酸樹脂聚合物、聚醯胺、酚-甲醛聚合物及其多種衍生物、聚酯縮合物、經修改的醇酸樹脂聚合物、及包括交替的亞甲基及芳香族單元之芳香族聚合物、聚酯(例如，丙烯酸及甲基丙烯酸的聚合酯類，諸如聚(丙烯酸烷酯))、及多種含苯乙烯聚合物。 [實施例]
現在提供實施例，雖然僅藉由其闡明，其顯示出本發明的較佳電泳介質之細節。 [實施例1]
電荷控制劑之製備-將疏水性單體之混合物分別與每種具有輔助官能基的單體結合。該提供頭端基及輔助官能基且在下列表1中確認的每種單體係與包含疏水部分的單體混合。每種混合物在氮氣下加熱至210℃及使用甲苯共沸移除水。如藉由酸值滴定法測定，在反應完成時，冷卻該反應混合物，加入硫酸二甲酯(≤1當量的胺)及允許在週圍條件下進行甲基化反應一段至少12小時的時期。在反應完成時，藉由真空蒸發移除過量甲苯，及混合該產物與所標明出的溶劑(例如，Isopar E)至所需要的固體含量。所產生的CCA分子之分子結構係提供在下列。 表1
CCA 提供頭端基及輔助官能基的單體 Mw
1124-89 3-(二甲基胺基)-1-丙胺 4193 *
106 3-(二甲基胺基)-1-丙胺 6379 *
111 3-(二甲基胺基)-1-丙胺 9038 *
113 3-二甲基胺基-1-丙醇 3968
116 1,4-雙(3-胺基丙基)哌
Figure 109115192-A0304-12-01
 10219 *
117 3-二甲基胺基-1-丙醇 9558 *
118 1,4-雙(3-胺基丙基)哌
Figure 109115192-A0304-12-01
 10219 *
119 1,4-雙(3-胺基丙基)哌
Figure 109115192-A0304-12-01
 2282
120 參(3-胺基丙基)胺 4034 *
122 3-(二甲基胺基)-1-丙胺 ~1100
*-在與硫酸二甲酯反應前之三級胺前驅物的Mw。在表1中報導的分子量值代表重量平均分子量。
使用Colloidal Dynamics AcoustoSizer II及ZetaProbe，在分散於Isopar E中的樣品上進行包括顏料粒子(黑色、青綠色、白色及黃色)及每種CCAs的分散液之ζ電位測量。根據提供在下列表2中的結果，存在於該電荷控制劑中之輔助官能基型式會影響該顏料粒子的ζ電位。對每種樣品來說，非環狀二級醯胺官能基提供比酯官能基更多正ζ電荷，其提供比醯亞胺基團作為輔助官能基更多正ζ電荷。 表2
黑色顏料BK640 CCA 1124-89 113 119
官能基 醯胺-四級 酯-四級 醯亞胺-四級
ζ電荷(毫伏特) 168 93 62
青綠色顏料CP207 CCA 111 117 119
官能基 醯胺-四級 酯-四級 醯亞胺-四級
ζ電荷(毫伏特) 87 58 -21
白色顏料WH603 CCA 111 117 119
官能基 醯胺-四級 酯-四級 醯亞胺-四級
ζ電荷(毫伏特) 29 9 -60
黃色顏料YP200 CCA 111 117 120
官能基 醯胺-四級 酯-四級 醯亞胺-四級
ζ電荷(毫伏特) -60 -86 -170
CCAs 1124-89、106及111的分子結構係由式XVIII表示。CCAs 113及117的分子結構係由式XIX表示。CCA 116的分子結構係由式XX表示。CCA 118的分子結構係由式XXI表示。CCA 119的分子結構係由式XXII表示。CCA 120的分子式係由式XXIII表示。CCA 122的分子式係由式XXIV表示。
Figure 02_image047
式XVIII；
Figure 02_image049
式XIX；
Figure 02_image051
式XX 其中P(RA)係聚(蓖麻油酸)；
Figure 02_image053
式XXI 其中P(RA)係聚(蓖麻油酸)；
Figure 02_image055
式XXII 其中P(IB)係聚(異丁烯)；
Figure 02_image057
式XXIII
Figure 02_image059
式XXIV。
[實施例2]
再次使用三種不同分散液進行ζ電位測量，包括分散在Isopar E中的黃色顏料粒子(YP190)及來自實施例1之任一種或二種CCAs。在第一分散液樣品中，將具有酯基團作為輔助官能基的CCA (CCA 113)逐步加入至該顏料分散液，及在每次加入後測量ζ電位。在第二樣品中，將具有非環狀二級醯胺基團的CCA (CCA 106)逐步加入至該顏料分散液，及在每次加入後測量ζ電位。在最後樣品中，逐步加入50：50之CCA 113與CCA 106摻合物，及在每次加入後測量ζ電位。再次使用Colloidal Dynamics AcoustoSizer II及ZetaProbe來測量該分散液的ζ電位。
如在圖1中闡明，該包括非環狀二級醯胺基團的CCA讓該黃色顏料帶電荷至+29毫伏特，同時該包括酯官能基的CCA讓該黃色顏料帶電荷至-32毫伏特。使用50：50之二種CCAs摻合物產生稍微正的平均ζ電位，此闡明透過簡單的摻合對該粒子授予電荷，提供了較大控制之能力。
[實施例3]
製備三種分散液樣品，其包括四種型式的顏料粒子(WH93白色、CP207青綠色、YP190黃色、MP170品紅)及電荷控制劑。第一分散液包括純化形式之可商業購得包括非環狀二級醯胺基團的CCA。第二分散液包括來自實施例1包括非環狀二級醯胺基團的CCAs之一(CCA 106)。最後分散液包括CCA 106與來自實施例1包括酯基團作為輔助官能基之CCA (CCA 117)的摻合物。
囊封所製備的分散液及使用在用於所對應電泳顯示器的電泳介質層中。電驅動每個顯示器以產生多種光學狀態，其反射光譜係使用分光光度計獲得。測量來自每個電泳顯示器之反射光的CIE L*、a*及b*值。對每個光譜樣品來說，以ΔE*單位來計算該顯示器之來自八種SNAP(新聞紙廣告印刷生產規範(Specifications for Newsprint Advertising Production))標準原色每種在顏色的L*a*b*空間中之最小距離。亦提取來自全部測量點的全色域。該原色係紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、白色及黑色(R、G、B、Y、C、M、W及K)。距離愈短，該電泳顯示器的性能愈接近SNAP標的而指示出該顯示器的光學狀態有較好的色彩飽和度。結果係總整理在圖2、3及4中。圖形的實線對應所測試的電泳顯示器之色域，而虛線對應SNAP標準色域。從該色域圖明瞭，對該系統使用具有(a)在其分子中包含非環狀二級醯胺基團與四級銨基團之電荷控制劑與(b)在其分子中包含酯基團與四級銨基團之電荷控制劑的電荷控制劑摻合物，提供比僅包括在其分子中具有非環狀二級醯胺基團與四級銨基團的電荷控制劑還寬之色域。特別是，在紅色-黃色-綠色空間中達成顏色改良，同時在其它顏色區域中維持可比較的性能。
雖然已經於本文中顯示及描述出本發明的較佳具體實例，將要了解的是，僅藉由實施例提供此等具體實例。將由熟習該項技術者在本發明的上述特定具體實例中發生許多變化、改變及取代而沒有離開本發明之範圍。此外，前述說明全部欲解釋為作為例證性及非為限制性意義。
前述提及的專利及專利申請案其全文於此全部以參考方式併入本文。
無。
圖1係一圖式，其闡明粒子與不同量之根據本發明的具體實例之包括酯基團作為輔助官能基的電荷控制劑之結合對上與不同量之包括非環狀二級醯胺基團的電荷控制劑之結合及與不同量之二種之50：50摻合物之結合的ζ電位改變。
圖2及3顯示出包括複數個顏色粒子與一包含非環狀二級醯胺基團的電荷控制劑之分散液的色域。
圖4顯示出包括圖2及3的複數個顏色粒子及一包括酯基團作為輔助官能基的電荷控制劑與包括非環狀二級醯胺基團的電荷控制劑之摻合物的分散液之色域。

Claims (18)

  1. 一種包含複數個帶電荷粒子及包含銨陽離子且具有由式I、式II、式III、式IV、或式V表示的化學結構之第一電荷控制劑的混合物：
    Figure 109115192-A0305-02-0047-1
     其中m係0、1、2或3；其中每個R係各自獨立地選自於由烷基及芳基所組成之群；其中Z係分枝的烷烴二基及未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係包含非離子、極性官能基之部分，其中該非離子、極性官能基係選自羥基酯基團、硫酯[-S-C(O)-]、三級醯胺基團[-N(烷基)-C(O)-O-]、胺基甲酸酯基團[-NH-C(O)-O-]或[-O-C(O)-NH-]、非環狀尿素基團[-NH-C(O)-NH-]、環狀尿素、環狀醯胺及其組合；及其中HT係疏水部分；
    Figure 109115192-A0305-02-0047-2
     其中R係烷基或芳基；其中R1、R2係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n-X-HT]基團所組成之群；其中Z係分枝的烷烴二基及未分枝的烷烴二基其中之一；其中式II包含至少一個-[(Z)n-X-HT]基團； 其中n係小於或等於20的整數；其中X係包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係疏水部分；
    Figure 109115192-A0305-02-0048-3
     其中R係烷基或芳基；其中R3、R4及R5係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n-X-HT]基團所組成之群；其中式III包含至少一個-[(Z)n-X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基及未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係疏水部分；
    Figure 109115192-A0305-02-0048-4
     其中R係烷基或芳基；其中R6、R7及R8係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n-X-HT]基團所組成之群；其中式IV包含至少一個-[(Z)n-X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基及未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數； 其中X係包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係疏水部分；
    Figure 109115192-A0305-02-0049-5
     其中R9及R10係各自獨立地選自於由烷基、芳基及-[(Z)n-X-HT]基團所組成之群；其中式V包含至少一個-[(Z)n-X-HT]基團；其中Z係分枝的烷烴二基及未分枝的烷烴二基其中之一；其中n係小於或等於20的整數；其中X係包含除了非環狀二級醯胺基團外的非離子、極性官能基之部分；及其中HT係疏水部分。
  2. 如請求項1之混合物，其中該第一電荷控制劑的非離子、極性官能基係選自於由下列所組成之群：環狀及非環酯類、羥基酯類、醯亞胺類、胺基甲酸酯類、尿素類、三級醯胺類及環狀二級醯胺基團。
  3. 如請求項1之混合物，更包含第二電荷控制劑，其中該第二電荷控制劑包含疏水部分及選自於包含陰離子官能基、非離子官能基及陽離子官能基之群的頭端基。
  4. 如請求項3之混合物，其中該第二電荷控制劑包含銨陽離子、非環狀二級醯胺基團及疏水部分。
  5. 如請求項4之混合物，其中該第二電荷控制劑係由式XV表示：
    Figure 109115192-A0305-02-0050-6
     其中R21、R22、R23各者係各自獨立地選自於由烷基及芳基所組成之群；其中v係小於或等於20的整數；及其中HT係疏水部分。
  6. 如請求項5之混合物，其中該疏水部分HT包含選自於由下列所組成之群的官能基：聚(羥基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(異丁烯)及未分枝或分枝的烷基，其中該未分枝或分枝的烷基包含約10至約35個碳原子。
  7. 如請求項4之混合物，其中該第二電荷控制劑係由式XVI表示：
    Figure 109115192-A0305-02-0050-7
     其中HT係包含選自於由下列所組成之群的官能基之疏水部分：聚(羥基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(異丁烯)及未分枝或分枝的烷基，其中該未分枝或分枝的烷基包含約10至約35個碳原子。
  8. 如請求項4之混合物，其中該第二電荷控制劑係由式XVII表示：
    Figure 109115192-A0305-02-0050-8
     其中HT係包含選自於由下列所組成之群的官能基之疏水部分：聚(羥基硬脂酸)、聚(蓖麻油酸)、聚(異丁烯)及未分枝或分枝的烷基，其中該未分枝或分枝的烷基包含約10至約35個碳原子。
  9. 如請求項1之混合物，其中式I至V的該疏水部分HT係衍生自選自於由蓖麻油酸、異丁烯及其組合所組成之群的單體。
  10. 如請求項1之混合物，其中該第一電荷控制劑具有根據式XII的化學結構：
    Figure 109115192-A0305-02-0051-9
     其中HT係疏水部分。
  11. 如請求項1之混合物，其中該第一電荷控制劑具有根據式XIII的化學結構：
    Figure 109115192-A0305-02-0051-10
     其中HT係疏水部分。
  12. 如請求項1之混合物，其中該第一電荷控制劑具有重量平均分子量大於或等於1000克/莫耳。
  13. 一種電子照像調色劑組成物，其包含聚合物黏合劑及如請求項1之混合物。
  14. 一種包含流體及如請求項1之混合物的分散液，其中該複數個帶電荷粒子在施加電場後能移動通過該流體。
  15. 一種光電顯示器，其包含光透射導電層、包含如請求項14之分散液的層、及包含一個以上電極的基材，其中該包含分散液的層係配置在該光透射導電層與該基材之間，且其中該光透射導電層及該基材係經配置，以對該包含分散液的層施加電場。
  16. 如請求項15之光電顯示器，其中該包含分散液的層包含黏合劑及複數個膠囊，其中每個膠囊包括該分散液。
  17. 一種平面積層板，其係前平面積層板或倒置式前平面積層板，且其包含如請求項14之分散液。
  18. 一種包含如請求項14之分散液的裝置，其係電子書閱讀器、可攜帶式電腦、平板電腦、手機、智慧卡、招牌、手錶、貨架標籤、隨身碟、窗戶或窗戶膜。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230213790A1 (en) 2022-01-04 2023-07-06 E Ink Corporation Electrophoretic media comprising electrophoretic particles and a combination of charge control agents

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194472A (en) * 1990-02-14 1993-03-16 Eastman Kodak Company Ester-containing quaternary ammonium salts as adhesion improving toner charge agents
TW201718777A (zh) * 2015-10-06 2017-06-01 電子墨水股份有限公司 改良之低溫電泳介質
US20180002543A1 (en) * 2015-05-28 2018-01-04 E Ink Corporation Electrophoretic medium comprising a mixture of charge control agents

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5110977A (en) * 1990-02-14 1992-05-05 Eastman Kodak Company Ester-containing quaternary ammonium salts as adhesion improving toner charge agents
WO1993002042A1 (en) * 1991-07-18 1993-02-04 Eastman Kodak Company Amide-containing quaternary ammonium salts
US5187037A (en) * 1991-07-18 1993-02-16 Eastman Kodak Company Toners and developers containing ester-containing quaternary ammonium salts as charge control agents
WO1994003841A1 (en) * 1992-08-05 1994-02-17 Hodogaya Chemical Company Limited Charge-control agent composition and toner containing this composition
US5516616A (en) * 1994-12-21 1996-05-14 Eastman Kodak Company Quaternary ammonium salts as charge-control agents for toners and developers
JP4636644B2 (ja) * 2000-01-17 2011-02-23 富士フイルム株式会社 電解質組成物、電気化学電池およびイオン性液晶モノマー
EP1585798A1 (en) * 2003-01-24 2005-10-19 MERCK PATENT GmbH Ionic mesogenic compounds
US7433113B2 (en) * 2006-05-19 2008-10-07 Xerox Corporation Electrophoretic display medium and device
WO2016191410A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 E Ink California, Llc Charge control agent for electrophoretic display

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194472A (en) * 1990-02-14 1993-03-16 Eastman Kodak Company Ester-containing quaternary ammonium salts as adhesion improving toner charge agents
US20180002543A1 (en) * 2015-05-28 2018-01-04 E Ink Corporation Electrophoretic medium comprising a mixture of charge control agents
TW201718777A (zh) * 2015-10-06 2017-06-01 電子墨水股份有限公司 改良之低溫電泳介質

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