TWI797827B - 電泳粒子、電泳介質和光電顯示器 - Google Patents

電泳粒子、電泳介質和光電顯示器 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種包括顏料粒子之電泳粒子，其具有共價鍵結到顏料粒子表面之中間物殘餘物、及鍵結到該中間物殘餘物之聚合物。該聚合物可衍生自一種型式或以上的單體，且該單體至少之一為經取代或未取代苯乙烯單體，包括鹵化苯乙烯系單體。該電泳粒子可用於電泳介質，其包括粒子於懸浮流體中的分散液。該電泳介質可被加入光電顯示器。

Description

電泳粒子、電泳介質和光電顯示器
本申請案主張在2019年4月24日提出的美國專利申請案第62/837,760號之優先權，其全部在此納入作為參考。
本發明關於電泳粒子(即用於電泳介質之粒子)及此電泳粒子之製造方法。本發明亦關於電泳介質及帶有此粒子之顯示器。更特定而言，本發明關於其表面經聚合物修改的電泳粒子。
電泳顯示器數年來已成為深入研發之標的。此顯示器相較於液晶顯示器時可具有亮度與對比良好，視角寬，狀態雙穩態性，及電力消耗低的屬性。(術語「雙穩態」及「雙穩態性」在此以其在所屬技術領域之習知意義使用，以指稱包含具有至少一種光學性質不同的第一及第二顯示狀態之顯示元件的顯示器，且使得在藉有限時間的定址脈衝驅動任何特定元件達到假設其第一或第二顯示狀態之後，在定址脈衝終止後該狀態會持續歷時改變該顯示元件狀態所需最短定址脈衝時間之至少數倍，例如至少4倍。)
電泳介質可分成兩種主要型式，以下為了方便而分別稱為「單粒子」及「雙粒子」。單粒子介質僅具有單一型式的電泳粒子懸浮於有色懸浮介質中，其至少一種光學特徵異於該粒子。(有關單型式粒子並不意味所有該型式的粒子完全相同。例如只要所有該型式的粒子實質上帶有相同的光學特徵及相同極性的電荷，則可容忍如粒度及電泳移動力的參數之可觀變動而不影響該介質的用途。)該光學特徵一般為人類肉眼可視之顏色，但是就廣義表示非可見光波長之吸收或反射的差異而言，或者或另外可為反射性、反光反射性、發光性、螢光、磷光、或色彩之任何一種或以上。當此介質被置於一對電極(其至少一個為透明)之間時，依兩個電極之相對電壓而定，該介質可顯示粒子的光學特徵(當粒子鄰近較接近觀看者之電極時，以下稱為「前」電極)或懸浮介質的光學特徵(當粒子鄰近遠離觀看者之電極時，以下稱為「後」電極，使得粒子被有色的懸浮介質遮蔽)。
雙粒子介質有至少一種光學特徵不同之兩種型式的粒子、及可為無色或有色的懸浮流體(但是一般為無色)。該兩種型式的粒子之電泳移動力不同；此移動力差異可為極性(此型在以下可稱為「相反電荷雙粒子」介質)及/或量級。當將此雙粒子介質置於上述電極對之間時，依兩個電極之相對電壓而定，該介質可顯示任一組粒子的光學特徵，雖然達成的確切方式依移動力差異在於極性或僅在於量級而不同。為了易於描述，考量其中一型粒子為黑色且另一型為白色之電泳介質。如果兩種型式的粒子之極性不同(例如如果黑色粒子帶正電及白色粒子帶負電)，則粒子被吸引到兩個不同的電極，故例如如果前電極相對背電極為負，則黑色粒子會被吸引到前電極及白色粒子到背電極，使得介質對觀看者顯現黒色。反之，如果前電極相對背電極為正，則白色粒子會被吸引到前電極及黑色粒子會被吸引到背電極，使得介質對觀看者顯現白色。
單及雙粒子型式的封裝電泳顯示器之使用壽命會受如電泳粒子黏附囊壁，及粒子凝集成叢集而防止粒子完成切換顯示器的光學狀態間所需的移動之趨勢的因素限制。關於此點，因為彼此緊密靠近的固有相反帶電粒子彼此會靜電相吸且顯示形成安定凝集體之強烈趨勢，故相反電荷雙粒子電泳顯示器出現特別困難的問題。經由實驗已發現，如果嚐試使用未經處理的市售氧化鈦及碳黑顏料製造此型黑/白封裝顯示器，則顯示器完全不切換或使用壽命太短而不適合商業目的。
長久以來已知，電泳粒子的物理性質及表面特徵可藉由將各種材料吸附到粒子表面，或將各種材料化學鍵結到這些表面而修改。例如美國專利第4,285,801號揭述一種電泳顯示器組成物，其中粒子被塗覆高氟化聚合物，其作為分散劑，且據稱防止粒子凝聚及增加電泳敏感性。美國專利第4,298,448號揭述一種電泳介質，其中粒子被塗覆在介質操作溫度為固態但在更高溫則熔化之有機材料，如蠟。該塗料用以降低電泳粒子密度，且亦據稱增加其上電荷的均勻性。美國專利第4,891,245號揭述一種製造用於電泳顯示器之粒子之方法，其中將因其高對比或折射率性質而偏好的重型固態顏料塗以聚合材料。此方法顯著降低生成粒子的比密度，且據稱製造具有光滑聚合物表面之粒子，其係為了在特定電泳載體流體中的安定性而選擇，並帶有可接受的電泳特徵。美國專利第4,680,103號揭述一種使用塗有含四級銨基的有機矽烷衍生物之無機顏料粒子之單粒子電泳顯示器；此塗料據稱將粒子從鄰近觀看者之電極快速釋放且抗凝聚。
後來發現，以修改材料簡單塗覆電泳粒子無法完全令人滿意，因為操作條件變化可能造成部分或全部的修改材料離開粒子表面，因而造成粒子的電泳性質之不欲變化；修改材料可能沈積在電泳顯示器的其他表面上而會引起進一步的問題。因而現在已在發展將修改材料固定在粒子表面上的技術。
例如美國專利第5,783,614號揭述一種使用經五氟苯乙烯聚合物修改之二芳基黃色顏料粒子之電泳顯示器。該經修改粒子係形成未修改粒子、五氟苯乙烯單體與自由基引發劑的混合物，並將此混合物加熱及攪動使得單體在粒子表面上原位聚合而製造。
美國專利第5,914,806號揭述將顏料粒子以預先形成的聚合物反應，使得聚合物共價鍵結粒子表面而形成的電泳粒子。此方法當然限於具有可使所需反應形成共價鍵的化學性質之顏料及聚合物。此外，僅具有少數可與粒子材料反應的位置之聚合物難以與粒子表面處的固態界面反應；其係起因於溶液中的聚合物鏈構形、粒子表面處的立體擁塞、或聚合物與表面之間的緩慢反應。這些問題經常將此反應限於短聚合物鏈，且此短聚合物鏈一般僅對電泳介質中的粒子安定性影響小。
亦已知在電泳顯示器中使用本質上由聚合物組成之粒子；如果需要深色粒子則可將聚合物粒子以重金屬氧化物染色。參見例如美國專利第5,360,689、5,498,674與6,117,368號。雖然由聚合物形成電泳粒子可密切控制粒子的化學組成物，但此聚合物粒子的不透明性通常遠比由無機顏料形成的粒子低。
因此仍需要改良意圖用於電泳介質之顏料粒子的塗料。
本發明之一態樣提供一種包含顏料粒子之電泳粒子，其具有共價鍵結到顏料粒子表面之中間物殘餘物、及鍵結到該中間物殘餘物之聚合物。該聚合物衍生自一種或以上的單體，且該單體至少之一為具有式I之苯基之苯乙烯單體：
Figure 02_image001
(式I)
其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 至少之一選自由氫與鹵素組成的群組。該電泳粒子可被包括在包含粒子於懸浮流體中的分散液之電泳介質中。該電泳介質可被加入光電顯示器。
本發明之這些及其他態樣基於以下說明而明白。
[定義]
在此使用的術語「聚合物」表示對單體進行聚合，不論是否該單體為相同或為二或更多種型式，而製備的聚合化合物。上位名稱聚合物因此意圖包含術語「同元聚合物」及術語「互聚物」，如以下所定義。該聚合物結構中及/或內可帶有微量的雜質。
在此使用的術語「互聚物」表示聚合至少兩種不同的單體所製備的聚合物。上位名稱互聚物包括共聚物(用以表示由兩種不同型式的單體製備的聚合物)、及由超過兩種不同型式的單體製備的聚合物。因此，「衍生自一種或以上的單體之聚合物」當單體為一種時表示同元聚合物，當單體為兩種時為共聚物，及在單體為三種或以上的情形為其他型式的互聚物。
應了解，術語「單聚單元」、「單體單元」、「單體殘餘物」、或「單聚殘餘物」表示對應的單體之聚合所生成的殘餘物。例如衍生自苯乙烯單體之聚合之聚合物提供包含重複苯乙烯系單體單元(即“—CH(C6 H5 )CH2 —”)之聚合段。
本發明之各種具體實施例提供可被加入電泳顯示器之電泳介質。許多讓渡予或為Massachusetts Institute of Technology (MIT)、E Ink Corporation、E Ink California, LLC、及相關公司之名的專利及申請案，揭述各種用於封裝及微胞電泳及其他光電介質之技術。封裝電泳介質包含許多小囊，其本身各包含含有電泳移動粒子於流體介質中的內相、及包圍該內相的囊壁。一般而言，該囊本身被保持在聚合黏合劑內而形成位於二電極之間的同質層。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體未被封裝在微囊內，而是被留置在複數個在載體介質(一般為聚合膜)內形成的穴內。這些專利及申請案所揭述的技術包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利第7,002,728及7,679,814號； (b)囊、黏合劑、及封裝方法；參見例如美國專利第6,922,276及7,411,719號； (c)微胞結構、壁材料、及形成微胞之方法；參見例如美國專利第7,072,095及9,279,906號； (d)填充及密封微胞之方法；參見例如美國專利第7,144,942及7,715,088號； (e)含有光電材料之膜及次組裝件；參見例如美國專利第6,982,178及7,839,564號； (f)背板、黏著層、以及其他用於顯示器之輔助層及方法；參見例如美國專利第7,116,318及7,535,624號； (g)色彩形成及色彩調整；參見例如美國專利第7,075,502及7,839,564號； (h)驅動顯示器之方法；參見例如美國專利第7,012,600及7,453,445號； (i)顯示器之應用；參見例如美國專利第7,312,784及8,009,348號；及 (j)非電泳顯示器，如美國專利第6,241,921及美國專利申請案公開第2015/0277160號所揭述；以及顯示器以外的封裝及微胞技術應用；參見例如美國專利申請案公開第2015/0005720及2016/0012710號。
許多上述專利及申請案認為，在封裝電泳介質中包圍分離微囊之壁可被連續相取代，如此製造所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中電泳介質包含複數個電泳流體分離滴、及聚合材料連續相，且此聚合物分散型電泳顯示器內的電泳流體分離滴可被視為囊或微囊，即使無分離的囊薄膜結合各個別滴；參見例如美國專利第6,866,760號。因而為了本發明之目的，將此聚合物分散型電泳介質視為封裝電泳介質之次物種。
封裝電泳顯示器一般無傳統電泳裝置之叢集及沈降失敗模式，且提供進一步的優點，如在廣泛種類的撓性及剛性基板上印刷或塗覆顯示器的能力。(使用文字「印刷」意圖包括所有形式的印刷及塗覆，其包括但不限於：事先計量塗覆，如區塊模塗覆、狹縫或擠壓塗覆、滑面或瀑式塗覆、簾式塗覆；輥式塗覆，如刀刮輥式塗覆、順逆輥式塗覆；凹版塗覆；浸漬塗覆；噴佈塗覆；液面塗覆；旋轉塗覆；塗刷塗覆；氣動刮刀塗覆；絲網印刷方法；靜電印刷方法；感熱印刷方法；噴墨印刷方法；電泳沈積(參見美國專利第7,339,715號)；及其他的類似技術。)因此，生成的顯示器可為撓性。此外，因為顯示器介質可被印刷(使用各種方法)，故可使顯示器本身不昂貴。
電泳顯示器通常包含一層電泳材料、及配置在電泳材料相反側上的至少二其他層，此二其他層之一為電極層。在大部分的此種顯示器中，該兩層均為電極層，且電極層之一或兩者被圖樣化以界定顯示器像素。例如一電極層可被圖樣化成為長形列電極，及另一被圖樣化成為以對列電極為直角而行進之長形行電極，該像素由行列電極之交叉點界定。或者且更常為，一電極層具有單一連續電極之形式，及另一電極層被圖樣化成為像素電極矩陣，其各界定顯示器之一像素。在另一型意圖供手寫筆使用之電泳顯示器中，印刷頭或類似的可移動電極與顯示器分開，僅鄰接電泳層之一層包含電極，電泳層相反側上之層一般為意圖防止可移動電極損壞電泳層之保護層。
製造三層電泳顯示器通常涉及至少一種層合操作。例如許多上述的MIT及E Ink專利及申請案揭述一種製造封裝電泳顯示器之方法，其中將包含囊於黏合劑中的封裝電泳介質塗覆在包含氧化銦錫(ITO)或類似導電性塗層(作為最終顯示器之一電極)於塑膠膜上的撓性基板上，將該囊/黏合劑塗層乾燥，以形成堅固黏附基板之電泳介質連貫層。分別製備含有像素電極、及適合將像素電極連接驅動電路的導體排列之背板。為了形成最終顯示器，使用層合黏著劑將其上具有囊/黏合劑層之基板層合到背板。(藉由將背板以手寫筆或其他的可移動電極可在其上滑動的簡單護層取代，如塑膠膜，其可使用非常類似的方法製備可供手寫筆或類似的可移動電極使用之電泳顯示器。)在此方法之一較佳形式中，該背板本身為撓性，且係將像素電極及導體印刷在塑膠膜或其他的撓性基板上而製備。以此方法大量製造顯示器之明確層合技術為使用層合黏著劑之輥層合。
本發明可應用於任何形式的上述封裝電泳介質。然而，本發明不限於封裝介質，亦可應用於未封裝介質。
本發明可應用於任何型式的可用於電泳介質之粒子，且此粒子的選擇極有彈性。為了本發明之目的，粒子為任何帶電或可獲得電荷(即具有或可獲得電泳移動力)之構件，且在一些情形中，此移動力可為零或接近零(即粒子不移動)。粒子可為例如淨顏料或經染色(色澱)顏料，或任何其他的帶電或可獲得電荷之構件。電泳粒子的典型考量為其光學性質、電性質、及表面化學。粒子可為有機或無機化合物，且其可吸收光或散射光。用於本發明之粒子可進一步包括散射顏料、吸收顏料及發光粒子。粒子可為反光反射性，如角隅稜鏡，或者其可為電致發光，如硫化鋅粒子，其在被AC電場激發時發射光，或者其可為光致發光。硫化鋅電致發光粒子可以絕緣塗料封裝以降低導電性。
電致發光粒子通常為顏料、經色澱顏料、或一些以上的組合。淨顏料可為任何研顏料，且通常為亮色粒子，其可使用如金紅石(氧化鈦)、銳鈦礦(氧化鈦)、硫酸鋇、高嶺土、或氧化鋅之顏料。一些典型粒子有高折射率、高散射係數、及低吸收係數。其他的粒子則為吸收性，如用於油漆與墨水之碳黑或有色顏料。顏料亦應不溶於懸浮流體。亦已發現黃色顏料可用於類似的顯示器，如二芳基黃、漢薩黃、與聯苯胺黃。任何其他的反射性材料均可作為亮色粒子，其包括非顏料材料，如金屬粒子。
粒子亦可包括經色澱或染色顏料。經色澱顏料為具有染料沈澱在其上或被上色之粒子。色澱為易溶陰離子性染料之金屬鹽。其為偶氮、三苯基甲烷、或含一個或以上的磺酸或羧酸基之蒽醌結構的染料。其通常藉鈣、鋇或鋁鹽沈澱在基板上。典型實例為孔雀藍色澱(CI顏料藍24)及波斯橙(CI酸橙7之色澱)、黑色M調色劑(GAF)(碳黑與黑色染料沈積在色澱上的混合物)。
染色型的深色粒子可由任何吸光材料構成，如碳黑，或無機黑色材料。深色材料亦可選擇性吸收。例如可使用深綠色顏料。
粒子之光學目的可為散射光、吸收光、或兩者。可使用的大小可為1微米至約100微米之範圍。電泳粒子的密度可為實質上匹配懸浮(即電泳)流體。如在此所定義，如果各密度的差異在約零至約2克/毫升(“g/ml”)之間，則懸浮流體的密度「實質上匹配」粒子密度。此差異較佳為在約零至約0.5 g/ml之間。
新穎且有用的電泳粒子仍可被發現，但是電泳顯示器及液態調色劑技術領域者已知的許多種粒子亦經證明有用。
用於形成白色電粒子之目前較佳材料為金屬氧化物(及/或氫氧化物)，尤其是氧化鈦。氧化鈦粒子可被塗覆氧化物，例如氧化鋁或氧化矽，此塗料之存在顯然改良氧化鈦在電泳介質中的安定性，推測為其抑制在裸氧化鈦表面與懸浮流體之間的界面處可能發生的反應，如光化學反應。氧化鈦粒子可具有一、二或更多層之金屬氧化物塗層。例如用於本發明之電泳顯示器的氧化鈦粒子可具有氧化鋁塗層及氧化矽塗層。該塗層可以任何次序加至粒子。或者該氧化鈦粒子可具有氧化矽/氧化鋁塗層，其中氧化鈦粒子表面包括分離的氧化矽與氧化鋁區域。此經塗覆氧化鈦由德拉瓦州Wilmington之E.I. du Pont de Nemours and Company以商標名R960市售。對此經塗覆粒子應明瞭，由於塗層完全覆蓋氧化鈦，故任何用以將引發劑或可聚合基附著到粒子表面之試劑必須與塗層反應而不必可與氧化鈦反應。本發明之一重要優點為，由於在顏料上形成氧化矽塗層的技術已揭述於文獻(參見例如美國專利第3,639,133號)中，且此技術可易於改造以在廣泛種類的材料上製造氧化矽塗層，故本發明方法可利用任何這些材料首先在其上提供氧化矽塗層而易於改造。另一種在粒子表面上製造氧化矽塗層的較佳技術揭述於美國專利第6,822,782號。一旦已施加氧化矽塗層，則形成塗覆聚合物的粒子的其餘步驟為本質上類似，因為使用的試劑僅「遭遇」氧化矽塗層，故化學方法步驟與氧化矽塗層下的顏料之化學本性為本質上無關。為了與二官能基試劑反應，較佳為以下討論的矽烷偶合劑，其與氧化矽反應且形成粒子表面與聚合物塗料之間的鍵聯，粒子表面應具有至少一些暴露氧化矽的區域。
用於形成深色電粒子之較佳材料包括亞鉻酸銅黑尖晶石，如由俄亥俄州辛辛那提之The Shepherd Color Company以黑20C920市售之C.I.顏料黑28，或亞鐵酸錳黑尖晶石(manganese ferrite black spinel)，如亦由俄亥俄州辛辛那提之The Shepherd Color Company以黑444市售之C.I.顏料黑26。
依照本發明之各種具體實施例，當將顏料粒子以衍生自一種或以上的包含未取代或經取代苯乙烯單體之單體的聚合物塗覆時，電泳粒子可提供改良的電泳分散液。該苯乙烯單體可包括依照式I之苯基：
Figure 02_image001
(式I) 其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 至少之一選自由氫與鹵素組成的群組。經取代苯乙烯單體之實例包括但不限於4-氟苯乙烯、2-氟苯乙烯、4-氯苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-溴苯乙烯、2-溴苯乙烯、4-碘苯乙烯、2-碘苯乙烯、及其組合。
將由以下實施例而顯現，使用苯乙烯系單體形成用於電泳顯示器之粒子的聚合物殼，增加帶負電粒子的仄他電位能。仄他電位能負值隨聚合物殼中苯乙烯系單聚單元比例增加而增加。應明瞭，關於經取代苯乙烯系單體，鹵化單聚單元的最適比例可隨使用的特定鹵化苯乙烯單體、使用的其他單體、及其他因素(包括存在於電泳介質中的其他粒子)而有些許改變。
用於本發明電泳介質之塗覆聚合物的粒子可藉前述美國專利第6,822,782號所揭述的任何方法製造，其全部內容納入此處作為參考。
在一此種方法中，將欲在其上形成聚合物塗層之粒子，以具有可與粒子表面反應並鍵結的官能基、及可與其他的可聚合單體(包括苯乙烯系單體)聚合的可聚合基(例如側接乙烯基或其他乙烯不飽和基)之二官能基試劑反應。該二官能基試劑因此被轉化成為中間物殘餘物，其形成顏料粒子表面與聚合物塗料之間的鍵聯。用以鍵結氧化鈦及類似的塗覆氧化矽之顏料的二官能基試劑之較佳的官能基種類為矽烷偶合基，尤其是三烷氧基矽烷偶合基。一種將可聚合基附著到氧化鈦及類似顏料之特佳試劑為上述的甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽烷基)丙酯，其由德拉瓦州Wilmington之Dow Chemical Company以商標名Z6030市售。亦可使用對應的丙烯酸酯。
在另一種方法中，該二官能基試劑具有可與粒子表面反應並鍵結之第一官能基、及可與可聚合單體形成離子鍵(如經由酸-鹼反應)之第二官能基。例如該二官能基試劑可為含有鹼性基之矽烷偶合劑，較佳為經取代銨基，如氯化N-三甲氧基矽烷基丙基-N,N,N-三甲基銨，因而對塗覆氧化矽的粒子表面提供胺基。生成的胺基官能化粒子然後較佳為經含有所欲的可聚合基之酸處理，如4-苯乙烯磺酸氯二水合物，而得到具有離子性結合四級銨基之苯乙烯官能基之顏料。然後可將該苯乙烯官能基與一種或以上的單體聚合，包括經取代或未取代苯乙烯單體。
在又另一種方法中，該二官能基試劑具有可與粒子表面反應並鍵結之第一官能基、及提供原子轉移自由基聚合的引發位置之第二官能基。然後可將一種或以上的單體(包括經取代或未取代苯乙烯單體)在引發位置聚合。
然後將該可聚合基在進行聚合的條件下以一種或以上的單體(包括經取代或未取代苯乙烯單體)反應。可與經取代或未取代苯乙烯單體聚合而在顏料粒子周圍形成聚合塗層的額外單體包括但不限於甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異莰酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛酯、甲基丙烯酸2-氟乙酯、丙烯酸2-氟乙酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸2-氯乙酯、甲基丙烯酸2-溴乙酯、丙烯酸2-溴乙酯、及其組合。或者可將先前所列步驟反轉，使得可預先聚合一種或以上的單體(包括經取代或未取代苯乙烯單體)，而形成繼而可鍵結顏料粒子之寡聚物及/或聚合物。
除了在顏料粒子上提供聚合物，本發明之電泳介質可使用上述Massachusetts Institute of Technology及E Ink Corporation專利及申請案中的相同構件及製造技術。以下的部分揭述可用於本發明之封裝電泳顯示器的各種構件之材料。
A.懸浮流體
含有該粒子之懸浮流體應基於如密度、折射率及溶解度的性質而選擇。較佳的懸浮流體具有低介電常數(約2)、高體積電阻率(約1015 歐姆-公分)、低黏度(小於5厘史(“cst”))、低毒性及環境衝擊、低水溶解度(小於10百萬份點(“ppm”))、高沸點(大於90℃)、及低折射率(小於1.2)。
選擇懸浮流體可基於化學惰性的顧慮、匹配電泳粒子的密度、或對電泳粒子及包圍囊的化學相容性(在封裝電泳顯示器的情形)。希望當粒子移動時，流體黏度應低。
懸浮流體可包含單一流體。然而，為了微調其化學及物理性質，該流體經常為超過一種流體的摻合物。此外，該流體可含有表面修改劑以修改電泳粒子或接合囊的表面能量或電荷。懸浮流體亦可含有用於微封裝方法之反應物或溶劑(例如油溶性單體)。亦可將電荷控制劑加入懸浮流體。
該流體必須可在包圍囊之前形成小滴。形成小滴之方法包括流通噴射、薄膜、噴嘴、或流孔，以及剪切式乳化方案。形成小滴可藉電場或音場之助。在乳化型封裝的情形可使用界面活性劑及聚合物輔助滴安定化及乳化。
在一些顯示器中懸浮流體含有光學吸收染料可為有利的。此染料必須溶於流體中，但是通常不溶於囊之其他構件。選擇染料材料極有彈性。該染料可為純化合物，或染料摻合物以得到特定顏色，包括黑色。該染料可為螢光，其製造其中螢光性質依粒子位置而定的顯示器。該染料可為光活性而在以可見光或紫外線照射時變成另一種顏色或變成無色，且提供另一種得到光學回應之方式。染料亦可藉例如熱、光化學或化學擴散方法聚合，而在包圍殼之內部形成固態吸收聚合物。
現有許多種可用於封裝電泳顯示器之染料。其重要性質包括耐光性、懸浮液體中溶解度、色彩、及成本。這些染料通常選自偶氮、蒽醌、及三苯基甲烷型染料之類，且可經化學修改以增加其在油相中的溶解度及減少其被粒子表面吸附。
B.電荷控制劑及粒子安定劑
聚合物塗料中有或無電荷基均可使用電荷控制劑，以對電泳粒子提供良好的電泳移動力。其可使用安定劑防止電泳粒子凝聚，以及防止電泳粒子不可逆地沈積在囊壁上。任一構件均可由分子量範圍廣大的材料(低分子量、寡聚性或聚合性)構成，且可為單一純化合物或混合物。如液態調色劑、電泳顯示器、非水性油漆分散液、及機油添加劑技術領域所熟知，而施加用以修改及/或安定粒子表面電荷之電荷控制劑。在所有的這些技藝中可將帶電物種加入非水性介質，以增加電泳移動力或提升靜電安定化。該材料亦可改良立體安定性。現已假設不同的帶電理論，其包括選擇性離子吸附、質子轉移及接觸電化。
其可使用選用的電荷控制劑或電荷引導劑。這些組分一般由低分子量界面活性劑、聚合性試劑、或一種或以上的成分的摻合物所組成，且用以安定或修改電泳粒子上電荷的符號及/或量級。可能相關的額外顏料性質為粒度分布、化學組成及耐光性。
亦可添加電荷佐劑。這些材料增加電荷控制劑或電荷引導劑的效用。電荷佐劑可為多羥基化合物或胺基醇化合物，且較佳為以至少2重量百分比之量溶於懸浮流體。電荷佐劑較佳為以每克粒子質量為約1至約100毫克(“mg/g”)，且更佳為約50至約200 mg/g之量存在於懸浮流體。
通常據信帶電產生於存在於連續相中的一些部分與粒子表面之間有酸-鹼反應。因此，可使用的材料為可參與此反應或所屬技術領域已知的任何其他帶電反應者。
其可添加粒子分散液安定劑以防止粒子聚集或附著囊壁。對於作為電泳顯示器中懸浮流體之典型高電阻率液體可使用非水性界面活性劑。
如果需要雙穩態電泳介質，則可能希望懸浮流體包括數量平均分子量超過約20,000之聚合物，此聚合物在電泳粒子上為本質上不吸收；聚(異丁烯)為用於此目的之較佳聚合物。參見美國專利第7,170,670號。
C.封裝
含有電泳介質之囊可為任何大小或形狀。該囊可例如為球體，且可具有毫米範圍或微米範圍之直徑，但是較佳為約10至約數百微米。
封裝內相可以許多不同方式完成。許多合適的微封裝步驟詳述於Microencapsulation, Processes and Applications(編者I. E. Vandegaer)，Plenum Press, New York, N.Y. (1974)，及Gutcho, Microcapsules and Microencapsulation Techniques, Noyes Data Corp., Park Ridge, N.J. (1976)。該方法分成許多類別，其均可應用於本發明：界面聚合、原位聚合、物理方法(如共擠壓及其他的相分離方法)、液體中固化、及簡單/複雜凝聚。在本發明之內文中，所屬技術領域者基於所欲的囊性質，選擇封裝步驟及壁材料。這些性質包括囊半徑分布；囊壁的電、機械、擴散、及光學性質；以及與囊內相的化學相容性。
囊壁通常具有高電阻率。雖然可使用電阻率相對低之壁，但其可能限制需要相對較高定址電壓的性能。囊壁亦應為機械性堅固(雖然若欲將完成的囊分散於可固化聚合黏合劑而用於塗覆，則機械強度並不重要)。囊壁通常應非多孔性。然而，如果希望使用製造多孔性囊的封裝步驟，則可在後處理步驟中將其面塗(即第二封裝)。此外，如果欲將囊分散於可固化黏合劑，則黏合劑會將孔封閉。囊壁應為光學透明性。然而，其可選擇壁材料以匹配囊內相(即懸浮流體)的折射率或欲在其中分散該囊之黏合劑的折射率。對於某些應用(例如插入兩個固定電極之間)，希望為單分散囊半徑。
適合本發明之封裝技術涉及在油/水乳液的水相中，在帶負電經羧基取代線形烴高分子電解質材料存在下的脲與甲醛之間的聚合。生成的囊壁為脲/甲醛共聚物，其不連續地密封內相。該囊為透明，機械性堅固，且具有良好的電阻率性質。
原位聚合的相關技術利用油/水乳液，其係將電泳流體(即含有顏料粒子懸浮液之介電液體)分散於水性環境中而形成。單體聚合形成對內相的親和性比對水相更高之聚合物，如此將已乳化油滴縮合。在一種原位聚合方法中，脲及甲醛在聚(丙烯酸)存在下縮合(參見例如美國專利第4,001,140號)。在美國專利第4,273,672號所揭述的其他方法中，將任何在水溶液中所載的交聯劑沈積在細微油滴周圍。此交聯劑包括醛類，尤其是甲醛、乙二醛或戊二醛；明礬；鋯鹽；及多異氰酸酯。
凝聚方法亦利用油/水乳液。經由控制溫度、pH及/或相對濃度，將一種或以上的膠體從水相凝聚(即黏聚)且沈積成為油滴周圍之殼，因而製造微囊。適合凝聚之材料包括明膠及阿拉伯膠。參見例如美國專利第2,800,457號。
界面聚合方法依賴電泳組成物中存在有油溶性單體，其再次以乳液出現在水相中。微小疏水性滴中的單體與被引入水相中的單體反應，在滴與周圍水性介質之間的界面處聚合且形成該滴周圍之殼。雖然生成的壁相對薄且可為滲透性，但此方法不需要一些其他方法的高溫特徵，因此關於選擇介電液體提供較大的彈性。
如以上所解釋，替代性技術可包括將依照本發明之各種具體實施例的分散液填充及密封到在聚合膜內形成的複數個微胞內，或者將該分散液併入聚合物分散膜中。
D.黏合劑材料
所製造的囊可被分散到可固化載體中，如黏合劑材料，而生成可使用習知印刷及塗覆技術印刷或塗覆在大型及任意形狀或彎曲表面上的墨水。該黏合劑一般作為支撐及保護該囊之黏著性介質，並且將電極材料黏合到囊分散液。黏合劑可為非導電性、半導電性或導電性。黏合劑可得自許多種形式及化學型式。其為水溶性聚合物、水系聚合物、油溶性聚合物、熱固性及熱塑化劑聚合物、以及輻射可固化聚合物。
塗料助劑可用以改良經塗覆或印刷電泳墨水材料的均勻性及品質。一般添加潤濕劑以調整塗層/基板界面處的界面張力，及調整液體/空氣表面張力。潤濕劑包括但不限於陰離子性及陽離子性界面活性劑，以及非離子性物種，如基於聚矽氧或氟聚合物的材料。分散劑可用以修改囊與黏合劑之間的界面張力，而可控制凝集及粒子沈降。
其可添加表面張力修改劑以調整空氣/墨水界面張力。聚矽氧烷一般被用於此應用以改良表面調平，同時將塗層內的其他缺陷最小化。其可添加消泡劑，如聚矽氧及無聚矽氧聚合材料，以強化空氣從墨水內移動到表面，並以利於塗層表面處之氣泡破裂。亦可添加安定劑，如UV吸收劑及抗氧化劑，以改良墨水壽命。
如同其他的封裝電泳顯示器，本發明之封裝電泳顯示器提供撓性的反射式顯示器，其可易於製造且消耗極小的電力(或者在雙穩態顯示器的情形在特定狀態不用電力)。因此，此顯示器可被併到各種應用且可為許多種形式。一旦電場被移除，則電泳粒子可為大致安定的。另外，提供後續電荷可改變原先的粒子組態。此顯示器可包括例如複數個異向性粒子及複數個第二粒子於懸浮流體中。施加第一電場可造成異向性粒子呈現指定定向且出現一光學性質。施加第二電場可造成複數個第二粒子平移，因而使異向性粒子失向及擾亂該光學性質。或者異向性粒子的定向可使複數個第二粒子較易平移。或者或另外，該粒子的折射率可實質上匹配懸浮流體的折射率。 [實施例]
現在提出以下的實施例，雖然其僅為例證，以顯示用以製造依照本發明之各種具體實施例的電泳介質之特佳試劑、條件及技術的細節。
[樣品之製備]
在1公升塑膠瓶中將300克之經甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽烷基)丙酯(Dow Z-6030)表面官能化的DuPont R-794氧化鈦分散於290.0克之甲苯中，然後將單體依照所欲量加入該顏料甲苯混合物。單體在總量0.912莫耳之前驅物下，分隔在甲基丙烯酸月桂酯與4-氯苯乙烯、4-溴苯乙烯、4-氟苯乙烯、及五氟苯乙烯之一之間，以及以苯乙烯單體所製備的樣品間，而產生所欲莫耳濃度(1、2及5)莫耳百分比之各苯乙烯系單體。
將顏料及單體混合物加入1公升外套玻璃反應器，及將反應器以氮驅氣，且在劇烈混合下加熱到65℃。將事先溶於43克之甲苯的2.00克之自由基引發劑2,2’-偶氮雙(2-甲基丙腈) (AIBN, Aldrich)經15分鐘逐滴加入。第一聚合步驟為在添加AIBN之後，在氮下於65℃加熱60分鐘。然後第二聚合步驟為將甲基丙烯酸月桂酯經30分鐘計量加入。在添加甲基丙烯酸月桂酯之後，將容器在氮下於65℃持續攪動加熱8小時。然後將容器暴露於大氣。然後將混合物分裝到3個1公升塑膠瓶中，及將大約500毫升之甲苯加入各瓶。將該等瓶劇烈混合。以3500 rpm離心20分鐘而將顏料分離。丟棄上清液，且對各瓶添加大約500毫升之甲苯，劇烈攪動以分散顏料，及以3500 rpm離心20分鐘，而將顏料清洗2次。將顏料在對流烤箱中於90℃乾燥過夜。
[樣品之分析]
在將樣品以THF清洗前後，對已塗覆的顏料粒子實行熱重分析(TGA)(清洗TGA)。清洗TGA為聚合物接枝在白色顏料粒子(6.8至7.8重量百分比)上的指標。使用Colloidal Dynamics ZetaProbe對分散於具有界面活性劑(Solsperse 17000)之Isopar E中的樣品實行仄他電位能(ZP)測量。
如圖4之表所示，所有具有鹵苯乙烯共單體單元之顏料的仄他電位能負值均顯著較參考顏料更負。圖1亦描述鹵苯乙烯共單體單元之使用量越大，則生成的顏料之仄他電位能負值越負。具有較多氟基之單體，即2,3,4,5,6-五氟苯乙烯，並未對白色顏料的仄他電位能有較大的效果。
在烴溶劑中組合白色顏料與黑色顏料的樣品而製備分散液。將該分散液封裝在明膠/阿拉伯膠微囊中，然後將其混合聚合物黏合劑而製造漿料。將該漿料棒塗在已塗覆氧化銦錫(ITO)的聚合膜上且乾燥。將生成片切成小片。分別將脫模片塗以一層摻有六氟磷酸四丁銨之特製聚胺基甲酸酯層合黏著劑，並切割成比該微囊/聚合物膜小片略小之大小。將塗有該微囊之膜層合到經塗覆脫模片。在最終步驟中移除該脫模片，及將黏著劑側層合到載有導電層之2吋(51毫米)平方聚合物膜，而製造可接電之單像素顯示器。
使用經光學修正之光二極體得到該單像素顯示器之光電測量。在這些測試中，使用240毫秒之15伏脈衝將顯示器重複驅動到其黑白極端光學狀態，然後將其驅動到其黑或白色極端光學狀態。測量從驅動脈衝結束起每20毫秒間隔的光學狀態之反射率，歷時5分鐘的時間。然後使用該反射率值計算樣品的白色狀態(WS)及深色狀態(DS)之L*，其中L*具有CIE慣用定義：L*=116(R/R0 )1/3 -16，其中R為反射度及R0 為標準反射度值。將5分鐘時間的白色狀態L*值作圖且提供於圖2A至2E及圖3A至3E。另外，計算動態範圍(“DR”)等於WS與DS之間之L*差，其由在驅動脈衝結束後30秒記錄的反射度值計算而得，及對比率(“CR”)等於在30秒狀態時白色狀態對深色狀態的反射度比例。計算WS範圍及DS範圍等於最大與最小L*之間之差而測定5分鐘影像安定性，其由5分鐘期間獲得的反射度測量計算而得。結果提供於圖5及6之表。
參考圖5及6，所有的顏料均呈現類似的30秒WS/DS值，但是不似具有以1%經鹵素取代及未取代苯乙烯製備的聚合塗層之粒子，以甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯(TFEM)共單體製備的對照樣品之5分鐘WS及DS範圍均呈現高範圍。因此，依照本發明之各種具體實施例製造的聚合物提供一種提升電泳粒子的仄他電位能，但不負面影響其中已被加入該粒子之顯示器的影像安定性之方法。
在上述本發明之指定具體實施例中可進行許多變化及修改而不背離本發明之範圍，對所屬技術領域者為明白的。因而以上說明全部以例證性而非限制性意義解讀。
所有上述專利、申請案、及公開的內容全部納入此處作為參考。在本申請案與任何納入此處作為參考的專利及申請案之間有任何不一致的情形，在解決此不一致所需的程度均應以本申請案的內容為主。
無。
現在參考附圖說明本發明之較佳具體實施例，雖然僅為例證，其中：
圖1為對於各種塗有聚合物塗料之顏料粒子，仄他電位能相對聚合物塗料內苯乙烯系單聚單元之莫耳百分比之作圖。
圖2A至2E及圖3A至3E為對於各種含有塗有聚合物塗料之顏料粒子的顯示器樣品，從經5分鐘時段取得的反射度測量值計算的白色狀態L*值之作圖。
圖4為報告許多種特徵為鹵苯乙烯共單體單元之顏料的仄他電位能(ZP)之表。Mw：分子量；Mn：數量平均分子量；PDI：聚合度分布性指数(polydispersity index)；Mz：Z-平均分子量；Mp：峰值分子量。
圖5及6為報告對特徵為實驗顏料之像素進行的光電測量結果之表。
無。

Claims (18)

  1. 一種電泳介質，其包含懸浮流體、複數個第一型帶正電的電泳粒子、及複數個第二型帶負電的電泳粒子，其中該複數個第二型帶負電的電泳粒子的每一電泳粒子包含顏料粒子，該顏料粒子具有共價鍵結到該顏料粒子的表面之中間物殘餘物、及鍵結到該中間物殘餘物之聚合物，其中該聚合物衍生自一種以上的單體，且該單體至少之一為具有式I之苯基之苯乙烯系單體：
    Figure 110142009-A0305-02-0030-1
     其中R1、R2、R3、R4、及R5獨立地選自氫或鹵素，且R1、R2、R3、R4、及R5至少之一係鹵素，其中該第二型帶負電的電泳粒子的仄他電位能比該顏料粒子的仄他電位能更負。
  2. 如請求項1之電泳介質，其中該聚合物為離子鍵結到該中間物殘餘物。
  3. 如請求項1之電泳介質，其中該聚合物為共價鍵結到該中間物殘餘物。
  4. 如請求項1之電泳介質，其中該苯乙烯系單體選自由4-氟苯乙烯、2-氟苯乙烯、4-氯苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-溴苯乙烯、2-溴苯乙烯、4-碘苯乙烯、2- 碘苯乙烯、及其組合所組成的群組。
  5. 如請求項1之電泳介質，其中該聚合物包含1至15重量百分比之電泳粒子。
  6. 如請求項1之電泳介質，其中該顏料粒子包含金屬氧化物或金屬氫氧化物。
  7. 如請求項6之電泳介質，其中該顏料粒子包含氧化鈦。
  8. 如請求項6之電泳介質，其中該顏料粒子被塗覆氧化矽。
  9. 如請求項1之電泳介質，其中該中間物殘餘物衍生自矽烷。
  10. 如請求項9之電泳介質，其中該矽烷選自由丙烯酸3-(三甲氧基矽烷基)丙酯、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽烷基)丙酯、及其組合所組成的群組。
  11. 如請求項9之電泳介質，其中該矽烷含有鹼性基。
  12. 如請求項11之電泳介質，其中該鹼性基係四級銨基。
  13. 如請求項12之電泳介質，其中該矽烷係氯化N-三甲氧基矽烷基丙基-N,N,N-三甲基銨。
  14. 如請求項12之電泳介質，其中該聚合物離子性結合該四級銨基。
  15. 如請求項1之電泳介質，其中該顏料粒子包含亞鉻酸銅(copper chromite)與亞鐵酸錳(manganese ferrite)至少之一。
  16. 如請求項1之電泳介質，其中該一種以上的單體進一步包含一種以上的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、經鹵素取代丙烯酸酯、及經鹵素取代甲基丙烯酸酯。
  17. 如請求項16之電泳介質，其中該一種以上的單體包含一種以上的甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異莰酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛酯、甲基丙烯酸2-氟乙酯、丙烯酸2-氟乙酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸2-氯乙酯、甲基丙烯酸2-溴乙酯、與丙烯酸2-溴乙酯。
  18. 一種光電顯示器，其包含如請求項1之電泳介質、及至少一個鄰接該介質而排列且可對該介質施加電場的電極。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020185378A1 (en) * 2001-05-15 2002-12-12 Honeyman Charles H. Electrophoretic particles and processes for the production thereof
TWI453259B (zh) * 2006-07-05 2014-09-21 Ciba Sc Holding Ag 經染色的有機電泳粒子
US20180231864A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-16 E Ink California, Llc Polymer additives used in color electrophoretic display medium

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2800457A (en) 1953-06-30 1957-07-23 Ncr Co Oil-containing microscopic capsules and method of making them
US3639133A (en) 1970-10-23 1972-02-01 Du Pont Process for making silica-coated lead chromate pigments and product thereof
US4273672A (en) 1971-08-23 1981-06-16 Champion International Corporation Microencapsulation process
US4001140A (en) 1974-07-10 1977-01-04 Ncr Corporation Capsule manufacture
DE2906652A1 (de) 1979-02-02 1980-08-14 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur herstellung einer elektrophoretischen anzeige mit wachsumhuellten pigmentteilchen
US4285801A (en) 1979-09-20 1981-08-25 Xerox Corporation Electrophoretic display composition
US4680103A (en) 1986-01-24 1987-07-14 Epid. Inc. Positive particles in electrophoretic display device composition
US4891245A (en) 1986-03-21 1990-01-02 Koh-I-Noor Rapidograph, Inc. Electrophoretic display particles and a process for their preparation
EP0695339A4 (en) 1993-04-21 1997-05-07 Copytele Inc BLACK AND WHITE ELECTROPHORETIC PARTICLES AND THEIR MANUFACTURING METHOD
US5360689A (en) 1993-05-21 1994-11-01 Copytele, Inc. Colored polymeric dielectric particles and method of manufacture
EP0703996A4 (en) * 1993-05-21 1996-07-10 Copytele Inc METHOD FOR PRODUCING ELECTROPHORETIC DISPERSIONS WITH TWO TYPES OF PARTICLES WITH DIFFERENT COLORS AND CONTRASTING CHARGES
US6866760B2 (en) 1998-08-27 2005-03-15 E Ink Corporation Electrophoretic medium and process for the production thereof
US7411719B2 (en) 1995-07-20 2008-08-12 E Ink Corporation Electrophoretic medium and process for the production thereof
US5783614A (en) * 1997-02-21 1998-07-21 Copytele, Inc. Polymeric-coated dielectric particles and formulation and method for preparing same
US5932633A (en) * 1997-08-22 1999-08-03 Copytele, Inc. Method for making polymers-coated pigment particles using initiator-treated pigments
US7002728B2 (en) 1997-08-28 2006-02-21 E Ink Corporation Electrophoretic particles, and processes for the production thereof
US5914806A (en) 1998-02-11 1999-06-22 International Business Machines Corporation Stable electrophoretic particles for displays
US7075502B1 (en) 1998-04-10 2006-07-11 E Ink Corporation Full color reflective display with multichromatic sub-pixels
US6241921B1 (en) 1998-05-15 2001-06-05 Massachusetts Institute Of Technology Heterogeneous display elements and methods for their fabrication
US7012600B2 (en) 1999-04-30 2006-03-14 E Ink Corporation Methods for driving bistable electro-optic displays, and apparatus for use therein
US8009348B2 (en) 1999-05-03 2011-08-30 E Ink Corporation Machine-readable displays
US7715088B2 (en) 2000-03-03 2010-05-11 Sipix Imaging, Inc. Electrophoretic display
US7030854B2 (en) 2001-03-13 2006-04-18 E Ink Corporation Apparatus for displaying drawings
DE60210949T2 (de) 2001-04-02 2006-09-21 E-Ink Corp., Cambridge Elektrophoresemedium mit verbesserter Bildstabilität
US7679814B2 (en) 2001-04-02 2010-03-16 E Ink Corporation Materials for use in electrophoretic displays
US7230750B2 (en) 2001-05-15 2007-06-12 E Ink Corporation Electrophoretic media and processes for the production thereof
US20100148385A1 (en) * 2001-05-15 2010-06-17 E Ink Corporation Electrophoretic media and processes for the production thereof
US8582196B2 (en) 2001-05-15 2013-11-12 E Ink Corporation Electrophoretic particles and processes for the production thereof
US20020188053A1 (en) 2001-06-04 2002-12-12 Sipix Imaging, Inc. Composition and process for the sealing of microcups in roll-to-roll display manufacturing
US6982178B2 (en) 2002-06-10 2006-01-03 E Ink Corporation Components and methods for use in electro-optic displays
US7535624B2 (en) 2001-07-09 2009-05-19 E Ink Corporation Electro-optic display and materials for use therein
TWI250894B (en) 2002-01-03 2006-03-11 Sipix Imaging Inc Functionalized halogenated polymers for microencapsulation
US7382514B2 (en) 2002-02-11 2008-06-03 Sipix Imaging, Inc. Core-shell particles for electrophoretic display
EP1497867A2 (en) 2002-04-24 2005-01-19 E Ink Corporation Electronic displays
US7839564B2 (en) 2002-09-03 2010-11-23 E Ink Corporation Components and methods for use in electro-optic displays
TWI229230B (en) 2002-10-31 2005-03-11 Sipix Imaging Inc An improved electrophoretic display and novel process for its manufacture
US6922276B2 (en) 2002-12-23 2005-07-26 E Ink Corporation Flexible electro-optic displays
US7339715B2 (en) 2003-03-25 2008-03-04 E Ink Corporation Processes for the production of electrophoretic displays
CN101393369B (zh) * 2003-10-08 2013-03-27 伊英克公司 电泳介质
US7453445B2 (en) 2004-08-13 2008-11-18 E Ink Corproation Methods for driving electro-optic displays
US20150005720A1 (en) 2006-07-18 2015-01-01 E Ink California, Llc Electrophoretic display
WO2008022431A1 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 American Dye Source Inc. Reactive near infrared absorbing polymeric particles, methods of preparation and uses thereof
JP2008145713A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Ricoh Co Ltd ポリマーグラフト微粒子、その製造方法、電気泳動分散液及びこれを利用した画像表示装置
KR101179620B1 (ko) * 2009-10-08 2012-09-05 인하대학교 산학협력단 단분산 무기 공극 입자의 제조방법
KR101455547B1 (ko) * 2010-07-29 2014-10-27 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 조성물, 이 조성물로 이루어지는 표시 디바이스 단면 시일제용 조성물, 표시 디바이스 및 그 제조 방법
TW201219420A (en) * 2010-08-24 2012-05-16 Sipix Imaging Inc Electrophoretic dispersion
JP2013097309A (ja) 2011-11-04 2013-05-20 Nippon Shokubai Co Ltd 表面処理酸化チタン
CN103525133A (zh) 2012-07-06 2014-01-22 广州奥翼电子科技有限公司 一种制备高分散性电泳粒子的方法
US9279906B2 (en) 2012-08-31 2016-03-08 E Ink California, Llc Microstructure film
EP3008134B1 (en) * 2013-06-12 2024-03-06 E Ink Corporation Particles for electrophoretic displays
WO2015148398A1 (en) 2014-03-25 2015-10-01 E Ink California, Llc Magnetophoretic display assembly and driving scheme
US20160012710A1 (en) 2014-07-10 2016-01-14 Sipix Technology Inc. Smart medication device
JP7139335B2 (ja) 2017-01-20 2022-09-20 イー インク カリフォルニア， エルエルシー 着色有機顔料およびこれを含む電気泳動ディスプレイ媒体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020185378A1 (en) * 2001-05-15 2002-12-12 Honeyman Charles H. Electrophoretic particles and processes for the production thereof
TWI453259B (zh) * 2006-07-05 2014-09-21 Ciba Sc Holding Ag 經染色的有機電泳粒子
US20180231864A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-16 E Ink California, Llc Polymer additives used in color electrophoretic display medium

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