電泳流體的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及包含溶劑、高吸收染料和不同顏色的帶電粒子的電泳流體和包含這樣的流體的電泳顯示裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電泳流體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含溶劑、高吸收（highly absorbing)染料和不同顏色的帶電粒子的 電泳流體，和包含這樣的流體的電泳顯示裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 適合在例如有色電子紙張的電泳顯示器（Ero)中使用的粒子已經(jīng)示例在例如（US 7, 304, 634、GB 2 438 436、US 2007/0268244)的近期專(zhuān)利文獻(xiàn)中?，F(xiàn)在可以獨(dú)立地控制 并操控諸如尺寸、顏色、電荷和多分散性的特征以生產(chǎn)具有EH)的期望性質(zhì)的粒子；例如WO 2010089057?？墒褂迷S多不同的技術(shù)來(lái)通過(guò)粒子移動(dòng)而產(chǎn)生光學(xué)效應(yīng)。一種這樣的方法可 結(jié)合使用反射性著色粒子和吸收黑色粒子以產(chǎn)生可在著色和黑色光學(xué)狀態(tài)之間切換的像 素。
[0003] 這樣的體系的最大挑戰(zhàn)在于獲得高反射性著色狀態(tài)?？稍谟糜贓ro的溶劑中分散 的典型著色顏料不能顯示足夠高以產(chǎn)生適當(dāng)光差（optical difference)的反射率。另外， 顏料的顏色調(diào)控是受限的且顏色的選擇有限。這樣的顏料分散體的高分辨印刷和分配也非 常具有挑戰(zhàn)性。因此，仍然需要改進(jìn)的電泳流體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明涉及如下的電泳流體，其包含至少一種溶劑、至少兩種具有不同顏色和相 反電荷的粒子和至少一種高吸收染料。
[0005] 此外，本發(fā)明涉及包含這樣的流體的電泳顯示器。
[0006] 通過(guò)將高吸收染料并入雙粒子電泳流體中，優(yōu)選并入雙粒子黑色/白色Ero流體 中，本發(fā)明提供改進(jìn)的電泳流體。
[0007] 通過(guò)在所述粒子之間的間隙中并入高吸收染色溶劑，可實(shí)現(xiàn)增加的色飽和度和反 射率。通過(guò)應(yīng)用合適的驅(qū)動(dòng)方案，也可實(shí)現(xiàn)增加的色飽和度?？稍黾恿Ｗ娱g距以利用簡(jiǎn)單的 驅(qū)動(dòng)方案給出黑-黃像素，或者可減小粒子間距以利用較復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)方案給出黑-黃-白 像素。通過(guò)使用染料，發(fā)色團(tuán)調(diào)節(jié)可對(duì)于特定應(yīng)用例如公司徽標(biāo)給出增加的顏色選項(xiàng)和顏 色調(diào)控，或者可實(shí)現(xiàn)色域調(diào)節(jié)。
[0008] 通過(guò)確保在白色粒子之間的足夠間距，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈著色且高反射的顏色狀態(tài)。另 夕卜，通過(guò)仔細(xì)地驅(qū)動(dòng)顯示器，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步增加的色飽和度和灰度?？蛇x地，通過(guò)減小粒子 間的間距，可實(shí)現(xiàn)三色像素，由此當(dāng)在電極上方壓縮白色粒子時(shí)，顯示器顯現(xiàn)白色，當(dāng)黑色 粒子在上電極上時(shí)，顯示器顯現(xiàn)黑色，或當(dāng)粒子處于過(guò)渡（transit)狀態(tài)中時(shí)，顯示器顯現(xiàn) 高度著色。
[0009] 本發(fā)明的電泳流體包含具有高吸光度和優(yōu)選在非極性溶劑中具有增加的溶解度 的染料和染料混合物。優(yōu)選地，所述染料在50微米的試池厚度（cell thickness)中具有至 少0. 3a. u.、優(yōu)選至少0. 5a. u.、特別是至少0. 7a. u.的吸光度（absorbance)。優(yōu)選地，測(cè)量 染料在十二烷中的飽和溶液的吸光度。最有利地使用具有盡可能高的吸光度的染料。可使 用朗伯-比爾定律（Lambert-Beer law)A = -lg(I/IQ) = ecd得到吸光度數(shù)據(jù)，其中A為 在特定波長(zhǎng)下的吸光度，I為透射輻射的強(qiáng)度，I。為在透射之前的輻射強(qiáng)度，ε為摩爾消光 系數(shù)（1/mol cm)，c為濃度（mol/1)，和d為光程長(zhǎng)度（cm)。吸光度無(wú)單位。然而，常以"任 意單位"（a. u.)或以"吸光度單位"（AU)報(bào)道吸光度。在本發(fā)明中使用任意單位（a. u.)。 可優(yōu)選使用Hitachi (日立）U3310UV-vis分光光度計(jì)和染料在十二烷中的飽和溶液測(cè)量染 料的吸光度。
[0010] 所需要的溶解度取決于染料的消光系數(shù)，但通常應(yīng)超過(guò)1重量％，優(yōu)選大于5重 量％。已經(jīng)觀察到>20重量％的染料溶解度，且其可優(yōu)選用于該方法中以給出最大的色飽 和度。
[0011] 所述染料的功能是使電泳流體著色。所述染料由發(fā)色團(tuán)、任選的連接基團(tuán)（間隔 基）和任選的改進(jìn)物理性質(zhì)（例如溶解度、耐光性等）的基團(tuán)和任選的一個(gè)或多個(gè)帶電基 團(tuán)組成。仔細(xì)設(shè)計(jì)染料結(jié)構(gòu)和使用同系物的混合物可產(chǎn)生增加的溶解度。
[0012] 所述發(fā)色基團(tuán)優(yōu)選包含共軛的芳族（包括雜芳族）和/或多鍵，其包括：偶氮 (包括單偶氮、雙偶氮、三偶氮連接的偶氮等）、金屬化偶氮、蒽醌、吡咯啉、酞菁、聚甲炔、芳 基-碳鐿、三苯二嘁嗪、二芳基甲烷、三芳基甲烷、蒽醌、酞菁、甲炔（methine)、聚甲炔、靛苯 胺（indoaniline)、靛酚、苗、方酸、氨基酮、氧雜蒽、突光酮（fluorone)、n丫陡（acridene)、 喹啉（quinolene)、噻唑、Π 丫嗪、對(duì)氮蒽藍(lán)、苯胺黑、P惡嗪、噻嗪、靛藍(lán)類(lèi)（indigoid)、醌 型（quinonioid)、喹R丫陡酮、內(nèi)酯、苯并二呋喃酮（benzodifuranone)、黃酮醇、抑制素 (chalone)、多烯、色滿(mǎn)、硝基、萘內(nèi)酰亞胺（naphtholactam)、甲職（formazene)或Π 引哚烯 (indolene)基團(tuán)，或者兩個(gè)或更多個(gè)這樣的基團(tuán)的組合。優(yōu)選的發(fā)色基團(tuán)為偶氮基團(tuán)（特 別是單偶氮基和雙偶氮基）和蒽醌基團(tuán)。
[0013] 染料可以含有單個(gè)發(fā)色團(tuán)，例如具有亮黃色、洋紅色或青色和自身色調(diào)黑色。然 而，其也可含有混合的共價(jià)連接的發(fā)色團(tuán)，例如通過(guò)共價(jià)連接的棕色與藍(lán)色或黃色、洋紅色 與青色而獲得黑色。可通過(guò)黃色和青色等獲得綠色。也可使用擴(kuò)大共軛的發(fā)色團(tuán)以獲得一 些色調(diào)。例如，可使用雙偶氮和三偶氮化合物來(lái)獲得黑色和其它暗色調(diào)（藏青色、棕色、橄 欖綠等）。
[0014] 也可使用染料的混合物以獲得恰當(dāng)?shù)碾娪玖黧w色調(diào)。類(lèi)似地，可例如通過(guò)加入少 量單獨(dú)的染料以對(duì)電泳流體的顏色進(jìn)行改性（例如，95%黃色與5%青色以得到較綠色的 黃色色調(diào)）來(lái)調(diào)節(jié)色調(diào)。
[0015] 特別關(guān)注的是，使用一種發(fā)色團(tuán)的混合物。在該發(fā)色團(tuán)上的增溶基團(tuán)優(yōu)選為由4 個(gè)或更多個(gè)碳組成的烴鏈。這些鏈可為直鏈、支鏈，含有異構(gòu)體，例如非對(duì)映異構(gòu)體，任選被 0、S、N、F取代。優(yōu)選地，使用包含由8?20個(gè)碳組成的烴鏈的同系物的混合物，以給出最 高的溶解度。一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，能夠以一鍋法制備同系物的混合物，降低了制備單獨(dú)的染料的 成本。
[0016] 可優(yōu)選使用如下的染料，其具有改進(jìn)的溶解度，優(yōu)選在非極性溶劑中具有改進(jìn)的 溶解度，因此所得溶液的吸光度較高。通過(guò)使用多組分染料的理念，可進(jìn)一步增加溶解度以 使得高吸收材料能夠適合在Ero中使用。通過(guò)混合發(fā)色團(tuán)相同、但周?chē)Y(jié)構(gòu)改變的染料，增 加染料發(fā)色團(tuán)的總體溶解度，且可實(shí)現(xiàn)較高的吸光度值。通過(guò)加入發(fā)色團(tuán)類(lèi)似/周?chē)Y(jié)構(gòu) 改變的染料，多組分染料體系產(chǎn)生增強(qiáng)的溶解度和吸光度。一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，能夠以一鍋法制 備同系物的混合物，降低了制備單獨(dú)的染料的成本。
[0017] 有利地，使用如下的染料混合物，其使用相同的發(fā)色團(tuán)、但具有增溶基團(tuán)的變化。 這給出極大地改進(jìn)的溶解度。令人預(yù)料不到地，當(dāng)使用相同發(fā)色團(tuán)、但具有不同長(zhǎng)度的烴基 團(tuán)以增加溶解度的混合物時(shí)，獲得最高達(dá)15%的溶解度。特別地，使用染料的組合以獲得具 有強(qiáng)色度的電泳流體。
[0018] 優(yōu)選地，本發(fā)明的電泳流體包含至少一種根據(jù)式I、式II、式III、式IV或式V的染 料：
[0019]
[0020] 其中

【權(quán)利要求】
1. 一種電泳流體，其包含至少一種溶劑、至少兩種具有不同顏色和相反電荷的粒子和 至少一種高吸收染料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳流體，其特征在于所述染料或染料混合物在50微米的試 池厚度中具有至少0.3a.u.的吸光度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于其包含至少兩種 染料，其中每種染料包含至少一個(gè)發(fā)色基團(tuán)和至少一個(gè)增溶基團(tuán)，和其中至少兩種染料包 含不同的增溶基團(tuán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述染料包含不 同的烴基團(tuán)，所述烴基團(tuán)選自具有至少4個(gè)碳原子的任選被0、S、N或F原子取代的直鏈或 支鏈的烴基團(tuán)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體包 含至少兩種具有同系物增溶基團(tuán)的染料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體包 含至少兩種具有相同發(fā)色基團(tuán)的染料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體包 含至少兩種具有不同發(fā)色基團(tuán)的染料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體包 含至少一種根據(jù)式I、式II、式III、式IV或式V的染料：
其中 X和X'彼此獨(dú)立地為H或吸電子基團(tuán)； 札和R2彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè)不 相鄰的碳原子可被〇、S和/或N代替， R3和R4彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè)不 相鄰的碳原子可被〇、S和/或N代替； 1?5為甲基或甲氧基基團(tuán)； 和所述染料包含至少一個(gè)吸電子基團(tuán)；
其中 r6和r7彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè)不 相鄰的碳原子可被0、S和/或N代替；
其中 X"為吸電子基團(tuán)； 馬為甲基或甲氧基基團(tuán)； R9和R1(1彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè) 不相鄰的碳原子可被〇、S和/或N代替；
其中 R12和R13彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè) 不相鄰的碳原子可被〇、S和/或N代替； Rn為具有至少3個(gè)碳原子的烷基或烷氧基基團(tuán)；
其中 R14和R15彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè) 不相鄰的碳原子可被〇、S和/或N代替；
其中 X"'為吸電子基團(tuán)； r16和r17彼此獨(dú)立地為直鏈或支鏈的被取代或未被取代的烷基基團(tuán)，其中一個(gè)或多個(gè) 不相鄰的碳原子可被0、S和/或N代替； R18為NHC0R，其中R=直鏈或支鏈的C1-C10烷基基團(tuán)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體包 含至少一種非極性溶劑，所述非極性溶劑具有〈10的介電常數(shù)、約10 15〇hm-cm的體積電阻 率、<5cst的粘度和>80°C的沸點(diǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體 包含黑色粒子，所述黑色粒子選自碳黑、表面涂覆的碳黑、基于碳黑的粒子和黑色聚合物粒 子。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體，其特征在于所述電泳流體 包含白色粒子，所述白色粒子選自金紅石、銳鈦礦或不定形改性的二氧化鈦，表面涂覆的二 氧化鈦，基于二氧化鈦的粒子，和白色聚合物粒子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體用于制備單色、二色或多色 電泳裝置的用途。
13. -種電泳顯示裝置，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電泳流體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電泳顯示裝置，其特征在于通過(guò)選自噴墨印刷、狹縫式模 頭噴涂、噴嘴噴涂和柔性版印刷的技術(shù)或任何其它接觸式或非接觸式印刷或沉積技術(shù)來(lái)施 加所述電泳流體。
【文檔編號(hào)】C09B29/40GK104411776SQ201380031805
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】?jī)?nèi)森·史密斯 申請(qǐng)人:默克專(zhuān)利有限公司