用於電泳顯示器的有色顆粒的製作方法

2023-05-15 21:49:01 1

專利名稱：用於電泳顯示器的有色顆粒的製作方法
用於電泳顯示器的有色顆粒本發明涉及優選具有電荷保持的表面官能團的有色聚合物顆粒，它們的製備方法，這些顆粒在製備電泳設備中的用途，和包含這種顆粒的彩色電泳顯示器。近年來，已發展了對低功率、低費用和輕重量顯示設備的需要。EPD(電泳顯示器) 可滿足該需要。EPD的一個用途是電子紙。必不可少的是，一旦圖像顯示時，圖像可長期保持而不施加另外的電壓。因此，這滿足了低功率使用的需要，意味著圖像可為可見的，直至需要另外的圖像。EPD通常包含分散在各自包含一個或多個電極的兩種基質之間的帶電電泳顆粒。 電極之間的空間充滿具有與顆粒顏色不同顏色的分散介質。如果電壓施加在電極之間，則帶電顆粒移至相反極性的電極。顆粒可覆蓋觀察者側的電極，使得當從觀察者側觀察圖像時，顯示出與顆粒顏色相同的顏色。使用多重像素可觀察到任何圖像。可得到的EPD技術包括商業上用於電子書中的電子紙。該應用使用黑色和白色或淺色。然而，EPD現有技術的主要缺點是缺乏亮飽和色體系。不同有色顆粒在單一像素中的使用已例示於近年來的專利文獻(US7，304，634,GB 2 438 436.US2007/0268244)中，但所有這些路線需要使用複雜的胞狀結構和驅動方案。用於EPD的特殊有色顆粒和它們的製備方法公開於US2007/0297038、US 2008/0013156、US 6，822，782、WO 2007/048721、W02008/003619、WO 2008/003604、US 2005/0267263、WO 2006/126120,和 J. Nanosci. Nanotechn. 2006，第 6 卷，第 11 期，第 3450-34M頁中。兩種包含無機和樹脂顆粒的顆粒體系也是已知的(EP 1 491 941)。這些有色顆粒僅可通過複雜的方法實現，和/或它們僅適於特定的應用。已知類似的有色顆粒和它們的製備方法用於分析技術(US 5，607，864和US 5，716，855)，並作為用於噴墨印刷的調色劑顆粒(US 4，613，559)。需要簡單的帶電有色顆粒的製備，所述顆粒可容易地分散在非極性介質中，顯示出電泳淌度且不將顏色浸析到分散劑中。因此，本發明的目的是提供用於彩色電泳顯示器的電光活性介質以及具體而言設計用於該介質中的有色顆粒。該目的通過一種製備用於電泳設備中的有色聚合物顆粒的方法、這些顆粒本身、 這些顆粒在製備電泳設備中的用途和包含這種顆粒的彩色電泳顯示器實現，其中所述方法包括以下步驟a)製備優選包含充電和/或穩定位置的聚合物顆粒，b)通過摻入至少一種預聚合染料將聚合物顆粒著色，和優選c)洗滌並乾燥有色聚合物顆粒。本發明的主題特別涉及特別設計的聚合物顆粒和它們在介電有機介質中的分散體在生產優選適用作飽和色電子紙或電泳顯示器的電變換組件中的組合物的用途。更特別地，它涉及合成聚合物顆粒、用共價連接的取代基將它們的表面改性以促進分散性和電荷保持，和將預聚合染料物理且不可逆地俘獲以賦予顆粒顏色。它還特別地涉及上述聚合物顆粒在介電有機介質中的分散體，其能使顆粒在施加的電場中電泳轉換。本發明聚合物顆粒的優點可以特別地為
-對於圖像品質，優異的粒度控制，具有50-500nm、優選150-400nm的小直徑範圍的單分散粒度分布，和/或-對於光學透明度和顏色相容性，玻璃質聚合物性質，和/或-對於耐溶劑性，均勻的交聯網絡結構，和/或-當分散在EPD溶劑介質中時的不溶脹性質、衝擊強度、硬度，和/或-可分散在大多數EPD所用介質的非極性連續相中，和/或-在介電介質中的高電泳淌度，和/或-技術普遍適用於整個所有色料的染料摻入，和/或-精確的ζ電勢是可能的，和/或-所有色料具有相同密度(對沉降/聚集性能有益)，和/或-優異的轉換行為，在可比電壓下更快的響應時間，和/或-一致的表面性能，和/或-良好的再現性，和/或-接近於載液的密度。本發明的主要優點是可製備具有合適顏色如紅色、綠色和藍色，或青色、品紅色和黃色的組合的顆粒，並能製備具有所需大小且具有高單分散性並優選摻入電荷以能使電泳移動的有色顆粒。本發明提供一種製備有色聚合物顆粒的容易途徑，其中可相互獨立地控制電荷和顏色。尤其有利的是甚至經長時間期間，本發明顆粒不使任何顏色浸析到EPD中載液所用的非極性溶劑中。在EPD顆粒的設計和合成中，本發明提供獨立地操縱顏色、電荷、大小、單分散性等以製備具有有色EPD所有所需特徵的顆粒的機會。本發明有色聚合物顆粒包含聚合骨架和至少一種預聚合染料作為主要組分。優選有色聚合物顆粒僅由聚合骨架和至少一種預聚合染料組成。本發明的主要組分為預聚合染料。預聚合染料意指可聚合的染料，優選包含一個或多個烯屬不飽和基團的染料，在它用於將聚合物顆粒著色以前已聚合。已均聚合的預聚合染料如市售的聚(分散紅1甲基丙烯酸酯)是合適的，合適的還有已與其它單體聚合的預聚合染料，例如已與甲基丙烯酸甲酯一起聚合的分散黃7丙烯酸酯。通常，預聚合染料可以為溶劑可溶或水溶的，它們可以為陰離子、陽離子或不帶電的。優選使用不會浸析到通常的EPD流體中的預聚合染料。預聚合染料為市售的，或可通過根據現有技術的常用聚合技術製備。預聚合染料的作用是將顆粒著色。預聚合染料由發色團、一個或多個聚合基團、任選連接基團(間隔基)和改進物理性能(如溶解度、耐光性等)的任選基團和任選地帶電的基團組成。在本發明意義內，適於製備預聚合染料的可聚合染料優選包含發色團和選自可聚合基團如甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯醯胺、丙烯腈、α-取代的丙烯酸酯、苯乙烯和乙烯基醚、乙烯基酯、丙烯基醚、氧雜環丁烷和環氧等的一個或多個官能團，特別是甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。可聚合基團可直接連接在發色團上或可通過連接基團連接。合適的連接基團的實例為任選取代的烷基鏈、聚醚烷基鏈、環烷基或芳環、雜芳環或其組合。發色團優選由共軛芳族(包括雜芳族)和/或多個鍵組成，包括偶氮(包括單偶氮、雙偶氮、三偶氮、連接偶氮等)，金屬化偶氮、蒽醌、吡咯啉、酞菁、聚甲炔、芳基碳條t、三苯二pTl嗪、二芳基甲烷、三芳基甲烷、蒽醌、酞菁、次甲基、聚甲炔、靛苯胺、靛酚、1，2-二苯乙烯、squarilium、氨基酮、咕噸、螢光酮、氮蒽(acridene)、喹啉(quinolene)、噻唑、吖嗪、 引杜林、苯胺黑、巧惡嗪、噻嗪、靛青類、醌型、喹吖啶酮、內酯、苯並二呋喃酮、黃酮醇、抑素、 多烯、苯並二氫呋喃、硝基、萘內醯胺、甲臢(formazene)或吲哚(indolene)基團，或兩種或更多種這些基團的組合。優選的發色團為偶氮基團(尤其是單偶氮和雙偶氮)、蒽醌和酞菁基團。在本發明意義內，優選適於製備預聚合染料的可聚合染料包含發色團和一個或多個選自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯骨架的官能團。預聚合染料可含有單一發色團，例如具有淺黃色、品紅色或青色和自色調黑色。然而，它也可含有混合的共價連接發色團例如以通過共價連接棕色和藍色或黃色、品紅色和青色獲得黑色。綠色可通過黃色和青色等獲得。也可使用延伸的共軛發色團以獲得一些色調。例如可使用雙-和三偶氮化合物獲得黑色和其它暗色調(海軍藍、棕色、橄欖綠等)。也可使用預聚合染料的混合物獲得正確的顆粒色調；例如來自棕色和藍色或黃色、品紅色和青色預聚合染料的單組分混合物的黑色。類似地，色調可例如通過加入少量單獨預聚合染料以改進顆粒的顏色(例如95%黃色和5%青色以得到更綠黃色色調)而調整。優選改性預聚合染料(具有一個或多個來自Colour Index (The Society of Dyers and Colorists 與 American Association of Textile Chemists and Colorists 出版，例如第3版，1982)指定的反應性(陰離子)、直接(陰離子)、酸性(陰離子)和鹼性 (陽離子)染料應用類別的反應性基團)。優選的預聚合染料的實例匯總於表1和2中，其中Me為甲基Jt為乙基，η為聚合物G-300個單元)，m為聚合物G-300個單元)。表1由Sigma-Aldrich化學公司市購的預聚合染料
權利要求
1.一種製備用於電泳設備中的有色聚合物顆粒的方法，其包括以下步驟a)製備優選包含充電和/或穩定位置的聚合物顆粒，b)通過摻入至少一種預聚合染料將聚合物顆粒著色，和優選c)洗滌並乾燥有色聚合物顆粒。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述預聚合染料為均聚染料和/或共聚染料。
3.根據權利要求1-2中一項或多項的方法，其特徵在於所述預聚合染料為不帶電染料。
4.根據權利要求1-3中一項或多項的方法，其特徵在於所述預聚合染料由發色團、一個或多個聚合基團、任選連接基團和改進物理性能的任選基團和任選地帶電的基團組成。
5.根據權利要求1-4中一項或多項的方法，其特徵在於所述預聚合染料包含至少一個偶氮基團、蒽醌基團或酞菁基團。
6.根據權利要求1-5中一項或多項的方法，其特徵在於所述預聚合染料為聚(分散紅 1甲基丙烯酸酯)和/或聚(甲基丙烯酸甲酯)-共-(分散紅1甲基丙烯酸酯)。
7.根據權利要求1-6中一項或多項的方法，其特徵在於步驟a)中的聚合物顆粒通過在分批方法中無表面活性劑乳液共聚合而由包含單體、交聯劑、離子單體和引發劑的組合物製備。
8.根據權利要求1-7中一項或多項的方法，其特徵在於聚合物顆粒的著色通過用至少一種預聚合染料在30-60°C的溫度下溶劑溶脹而進行。
9.根據權利要求1-8中一項或多項的方法，其特徵在於有色聚合物顆粒具有 50-1000nm、優選 150_600nm 的直徑。
10.包含聚合骨架和至少一種預聚合染料的有色聚合物顆粒。
11.通過根據權利要求1-9中一項或多項的方法得到的有色聚合物顆粒。
12.根據權利要求10-11中一項或多項的有色聚合物顆粒在製備單、雙或多色電泳設備中的用途。
13.包含根據權利要求10-11中一項或多項的有色聚合物顆粒的電泳流體。
14.包含根據權利要求10-11中一項或多項的有色聚合物顆粒的彩色電泳顯示設備。
全文摘要
本發明涉及優選具有電荷保持的表面官能團的有色聚合物顆粒，它們的製備方法，這些顆粒在製備電泳設備中的用途，和包含這種顆粒的彩色電泳顯示器。
文檔編號D06P1/00GK102300885SQ201080006049
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月29日 優先權日2009年2月9日
發明者A·N·史密斯, D·沃克, J·H·威爾森, L·D·法蘭德, M·詹姆斯 申請人:默克專利有限公司