专利名称：电子墨水的制作方法
电子墨水
背景技术：
本发明总体上涉及电子墨水。电子墨水通常用于电子显示器。这类电子墨水通常含有带电的着色剂颗粒，该着色剂颗粒响应于施加的电场而在显示器的显示区内进行重排，从而产生所需的图像。附图
简要说明 通过参考以下详细说明和附图，本申请公开的实施方案的特征和优点将变得显而易见，其中，相似的参考标记对应于类似、但有可能并不完全相同的部件。为了简便起见，对于那些之前已描述了功能的参考标记或特征，当其又出现在其他附图中时，可以结合该附图对其进行描述也可以不加以描述。图I描绘了在电子墨水的实施方案中，带负电荷的着色剂颗粒的形成机理的例子;图2A和2B描绘了在电子墨水的实施方案中，带负电荷的着色剂颗粒的例子；图3描绘了在电子墨水的实施方案中，带负电荷的着色剂颗粒的形成机理的另一个例子；图4描绘了在电子墨水的实施方案中，带负电荷的着色剂颗粒的形成机理的又一个例子；图5描绘了在电子墨水的实施方案中，带负电荷的着色剂颗粒的形成机理的再一个例子。详细说明本文所公开的电子墨水的实施方案可以用于诸如(例如)电光显示器之类的各种电子显示器中。这样的电光显示器包括由电泳、电对流(electro-convective flow)和/或其他动电学效应、或动电学效应的组合所驱动的显示器。这样的墨水可以用于具有面内快门结构(in-plane shutter architectures)的显示器中，其中着色剂颗粒沿着横向而移入移出显示器中的像素单元或亚像素单元的显示区。包括至少一层本发明的电子墨水的电光显示器结构能够使得每一种可得的色彩可以定位在该显示器中的每一个位置处。这样便可形成更明亮且颜色更丰富的图像。上述效果可以通过在显示器中使用这样的电子墨水来实现，其中所述电子墨水包含带负电荷的着色剂颗粒，所述着色剂颗粒分散在非极性载体流体中。所述着色剂颗粒表面上吸附有一种或多种分子添加剂。不受任何理论的约束，据信，分子添加剂对着色剂颗粒产生空间位阻作用。换言之，当分子添加剂附着在着色剂颗粒上时，便使得这种颗粒受到空间位阻作用。另外据信，分子添加剂的吸附是通过所述颗粒的酸改性表面与该添加剂中所存在的氧和/或氮之间的氢键来实现的。据信，这种氢键至少部分有助于提高着色剂颗粒表面的疏水性，由此改善了所述着色剂颗粒在非极性流体中的分散性。另外还据信，这种氢键能够提高所述着色剂颗粒的荷电率，这往往会提高显示器的转换速度，还会改善着色剂颗粒在显示器结构中的电极上的清除和/或压紧情况。在本文所披露的其他实施方案中，着色剂颗粒包括包覆有诸如(例如)二氧化硅之类的无机绝缘层的、带负电荷的炭黑颜料颗粒。这种带负电荷的炭黑颜料颗粒通常稳定、带电，并且可以用在电子装置中，而不会产生电短路。可通过在带负电荷的炭黑颜料颗粒的表面上吸附分子添加剂来进一步改善该颗粒的性能。同样，这种分子添加剂提高了所述颗粒表面的疏水性(这是通过添加剂与包覆有二氧化硅的颜料表面之间的氢键实现的)，由此提高了炭黑颜料在其载体流体中的分散性及其荷电率。如以上提及的那样，将分子添加剂添加至所述着色剂颗粒的表面同样会使得炭黑颜料颗粒受到空间位阻作用。电子墨水的实施方案通常包括非极性载体流体(S卩，介电常数k低的流体，比如(例如)介电常数k小于约20，或者在某些情况中小于约2)。当电流驱动显示器时，这种流体往往会减少电流的泄漏，还会增强流体中 所存在的电场。如本文所用，“载体流体”是这样的流体或介质，其填充在电光显示器所限定的显示区中，并且通常被配置为载色剂以携带其中的着色剂颗粒。当向着色剂颗粒施加足够的电势或电场并驱动显示器的电极时，着色剂颗粒会产生响应而移动和/或旋转至显示区内的不同位点，从而在显示单元中产生所需的可视效果，由此显示图像。非极性载体流体包括(例如)选自烃、卤代烃或部分卤代烃、氧化流体、硅氧烷、和/或有机硅中的一种或多种非极性溶剂。非极性溶剂的一些具体例子包括全氯乙烯、卤代烃、环己烷、十二烷、矿物油、异链烷烃流体、环戊硅氧烷、环己硅氧烷、以及它们的组合。着色剂颗粒分散在载体流体中。如本文所用，术语“着色剂颗粒”是指产生颜色的颗粒。合适的着色剂颗粒的一些非限制性例子包括颜料颗粒、颜料颗粒与染料的组合、纳米颗粒颜料分散体、经染料分子着色的聚合物颗粒等。在非限制性例子中，着色剂颗粒选自在非极性载体流体中能够自分散的颜料颗粒。然而，应当理解到，也可以使用非分散性颜料颗粒，只要电子墨水包含一种或多种合适的分散剂即可。这样的分散剂包括超分散齐U，例如由美国俄亥俄州Wickliffe市的Lubrizol公司制造的SOLSPERSE 系列(例如，SOLSPERSE^ 3000、SOLSPERSE " _、SOLSPERSE, 9000> SOLSPERSE" 11200、SOLSPERSEw 13840、SOLSPERSEi' 16000、SOLSPERSE" 17000> SOLSPERSE IH000, SOLSPERSEiv 19000> SOLSPERSE" 21()()()和 SOLSPERSE产 27000);由德国BYK-Chemie有限公司制造的各种分散剂(例如,DISPERBYK 110、DISPERBYK 1163、DISPERBYK 170、和DTSPERBYK 180);由德国 Evonik Goldschmidt 有限责任公司制造的各种分散剂(例如，TEG0 630,TEGO4 650、TEGO 651、TEGO 655,TEGO1'' 685和TEGO⑧1000);以及由美国密苏里州St. Louis市的Sigma-Aldrich制造的各种分散剂(例如,SPAN 20、SPAN 60、SPAN 80 和SPAN 85)。颜料颗粒选自有机颜料或无机颜料，并且其平均粒度为约Inm至约10 U m。在一些情况中，其平均粒度为约50nm至约Iy m。这种有机或无机颜料颗粒可以选自黑色颜料颗粒、黄色颜料颗粒、品红色颜料颗粒、红色颜料颗粒、青色颜料颗粒、蓝色颜料颗粒、绿色颜料颗粒、橙色颜料颗粒、棕色颜料颗粒和白色颜料颗粒。在一些情况中，有机或无机颜料颗粒可以包括专色颜料颗粒(spot-color pigment particles),所述专色颜料颗粒是由两种或多种基本色颜料颗粒按照预定比例进行组合而形成的。合适的无机黑颜料的非限制性例子包括炭黑。炭黑颜料的例子包括由日本Mitsubishi Chemical株式会社制造的那些(诸如(例如)炭黑No. 2300、No. 900、MCF88、No. 33、No. 40、No. 45、No. 52、MA7、MA8、MA100 和 No. 2200B)；由美国乔治亚州 Marietta 市的Columbian Chemicals公司制造的各种RAVEN 系列炭黑颜料(诸如(例如)RAVEN 5750,RAVEN 5250,RAVENfe 5000,RAVEN 3500,RAVEN 1255 和RAVEN4 700)；由美国马萨诸塞州Boston市的Cabot公司制造的各种REGAL 系列炭黑颜料、MOGUL 系列炭黑颜料或MONARCH 系列炭黑颜料(诸如(例如)REGAL 400R、REGAL 330R、REGAL!< 660R,MOGULk I->MONARCHk 700,MONARCH!< 00,MONARCH 880'MONARCH 900、MONARCH * 1000, MONARCH 1100,MONARCH 1300 和MONARCH" 1100);以及由美国新泽西州Parsippany市的Evonik Degussa公司制造的各种黑颜料(例如色素黑(Color Black) FWl、色素黑FW2、色素黑FW2V、色素黑FW18、色素黑FW200、色素黑 S150、色素黑 S160、色素黑 S170、PRINTEX '35、PRINTEX U、PRINTEX V、PRINTEX 140U、特黑(Special Black) 5、特黑4A和特黑4)。有机黑颜料的非限制性例子包括苯胺黑，例如C. I.颜料黑I。合适的黄色颜料的一些非限制性例子包括C. I.颜料黄I、C. I.颜料黄2、C. I.颜料黄3、C. I.颜料黄4、C. I.颜料黄5、C. I.颜料黄6、C. I.颜料黄7、C. I.颜料黄10、C. I.颜料黄11、C. I.颜料黄12、C. I.颜料黄13、C. I.颜料黄14、C. I.颜料黄16、C. I.颜料黄17、C. I.颜料黄24、C. I.颜料黄34、C. I.颜料黄35、C. I.颜料黄37、C. I.颜料黄53、C. I.颜料黄55、C. I.颜料黄65、C. I.颜料黄73、C. I.颜料黄74、C. I.颜料黄75、C. I.颜料黄81、C. I.颜料黄83、C. I.颜料黄93、C. I.颜料黄94、C. I.颜料黄95、C. I.颜料黄97、C. I.颜料黄98、C. I.颜料黄99、C. I.颜料黄108、C. I.颜料黄109、C. I.颜料黄110、C. I.颜料黄113、C. I.颜料黄114、C. I.颜料黄117、C. I.颜料黄120、C. I.颜料黄124、C. I.颜料黄128、C. I.黄色 129、C. I.黄色 133、C. I.颜料黄 138、C. I.颜料黄 139、C. I.颜料黄 147、C. I.颜料黄151、C. I.颜料黄153、C. I.颜料黄154、C. I.颜料黄167、C. I.颜料黄172、和C. I.颜料黄180。合适的品红色或红色有机颜料的非限制性例子包括C. I.颜料红I、C. I.颜料红2、C. I.颜料红3、C. I.颜料红4、C. I.颜料红5、C. I.颜料红6、C. I.颜料红7、C. I.颜料红8、C. I.颜料红9、C. I.颜料红10、C. I.颜料红11、C. I.颜料红12、C. I.颜料红14、C. I.颜料红15、C. I.颜料红16、C. I.颜料红17、C. I.颜料红18、C. I.颜料红19、C. I.颜料红21、C. I.颜料红22、C. I.颜料红23、C. I.颜料红30、C. I.颜料红31、C. I.颜料红32、C. I.颜料红37、C. I.颜料红38、C. I.颜料红40、C. I.颜料红41、C. I.颜料红42、C. I.颜料红 48 (Ca)、C. I.颜料红 48 (Mn)、C. I.颜料红 57 (Ca)、C. I.颜料红 57:1、C. I.颜料红 88、C. I.颜料红112、C. I.颜料红114、C. I.颜料红122、C. I.颜料红123、C. I.颜料红144、C. I.颜料红146、C. I.颜料红149、C. I.颜料红150、C. I.颜料红166、C. I.颜料红168、C. I.颜料红170、C. I.颜料红171、C. I.颜料红175、C. I.颜料红176、C. I.颜料红177、C. I.颜料红178、C. I.颜料红179、C. I.颜料红184、C. I.颜料红185、C. I.颜料红187、C. I.颜料红202、C. I.颜料红209、C. I.颜料红219、C. I.颜料红224、C. I.颜料红245、C. I.颜料紫19、C. I.颜料紫23、C. I.颜料紫32、C. I.颜料紫33、C. I.颜料紫36、C. I.颜料紫38、C. I.颜料紫43和C. I.颜料紫50。蓝色或青色有机颜料的非限制性例子包括C. I.颜料蓝I、C. I.颜料蓝2、C. I.颜料蓝3、C. I.颜料蓝15、C. I.颜料蓝15:3、C. I.颜料蓝15:34, C. I.颜料蓝15:4、C. I.颜料蓝16、C. I.颜料蓝18、C. I.颜料蓝22、C. I.颜料蓝25、C. I.颜料蓝60、C. I.颜料蓝65、C. I.颜料蓝66、C. I.还原蓝4和C. I.还原蓝60。绿色有机颜料的非限制性例子包括C. I.颜料绿1、C. I.颜料绿2、C. I.颜料绿4、C. I.颜料绿7、C. I.颜料绿8、C. I.颜料绿10、C. I.颜料绿36和C. I.颜料绿45。棕色有机颜料的非限制性例子包括C. I.颜料棕1、C. I.颜料棕5、C. I.颜料棕22、C. I.颜料棕23、C. I.颜料棕25、和C. I.颜料棕、C. I.颜料棕41和C. I.颜料棕42。橙色有机颜料的非限制性例子包括C. I.颜料橙1、C. I.颜料橙2、C. I.颜料橙5、C. I.颜料橙7、C. I.颜料橙13、C. I.颜料橙15、C. I.颜料橙16、C. I.颜料橙17、C. I.颜料橙19、C. I.颜料橙24、C . I.颜料橙34、C. I.颜料橙36、C. I.颜料橙38、C. I.颜料橙40、C. I.颜料橙43和C. I.颜料橙66。在一个实施方案中，每个着色剂颗粒上均吸附有分子添加剂。不受任何理论的限制，据信分子添加剂通过氢键而吸附并结合在所述表面上。更具体而言，据信，氢键形成于分子添加剂的分子链中所存在的氧原子或氮原子与着色剂颗粒的羟基官能团之间。氧原子或氮原子成为羟基氢键供体的氢键受体。据信，氢键至少部分地提高了颗粒表面的疏水性，这是因为当颗粒吸附分子添加剂时，亲水性的羟基官能团将疏水性的丙烯酸酯引入颗粒。据信，所述的着色剂颗粒疏水性的提高改善了着色剂在非极性载体流体中的分散性，并且提闻了着色剂颗粒的荷电率和稳定性。所述的荷电率和稳定性的提闻，往往也会提闻显不器的转换速度，并改善着色剂颗粒在显示器的电极表面上的清除和/或压紧情况。吸附在着色剂颗粒表面上的分子添加剂较小、并且通常具有支化的分子结构。“小”分子添加剂是分子量小于2000的那些。在一个实施方案中，小分子添加剂包含至少两个支链，其中各支链的链中分别含有氮原子或氧原子。在其他实施方案中，小分子添加剂包含两个支链、三个支链、或四个支链。合适的小分子添加剂的一些非限制性例子具有以下基础结构i)
R1A广I。 0L
S y
qZ其中R1和R2各自独立地选自烷基、支链烷基、脂肪族基团、芳香族酰基、烯基和支链烯基；并且x、y和z各自选自从0至10的任意整数；ii)
权利要求
1.一种电子墨水，包含 非极性载体流体； 多个带负电荷的着色剂颗粒(10、20)，其分散在所述非极性载体流体中，每个所述带负电荷的着色剂颗粒(10、20)包括经酸性官能团(AFG)改性的表面； 小分子添加剂(MA)，其具有至少两个各自含有氮原子或氧原子的支链；以及 电荷引导剂。
2.如权利要求I所限定的电子墨水，其中所述多个带负电荷的着色剂颗粒(10、20)的平均粒度为约Inm至约10 μ m。
3.如权利要求I或2所限定的电子墨水，其中每个所述着色剂颗粒(10、20)的表面还包含间隔基团(SG)，该间隔基团(SG)被配置为将所述着色剂颗粒(10、20)与所述酸性官能团(AFG)连接起来，所述间隔基团(SG)选自苯、取代的苯、萘、含有脂肪族链的分子、取代的萘、杂芳族结构、无机覆层、以及它们的组合。
4.如前述权利要求中任一项所限定的电子墨水，其中所述酸性官能团(AFG)选自OH、SH、COOH、CSSH、COSH、SO3H, PO3H, OSO3H, OPO3H、或它们的组合。
5.如前述权利要求中任一项所限定的电子墨水，其中所述小分子添加剂(MA)选自
6.如前述权利要求中任一项所限定的电子墨水，其中所述着色剂颗粒(10、20)选自黄色颜料颗粒、绿色颜料颗粒、棕色颜料颗粒、青色颜料颗粒、蓝色颜料颗粒、品红色颜料颗粒、红色颜料颗粒、橙色颜料颗粒、白色颜料颗粒、专色颜料颗粒以及黑色颜料颗粒。
7.如前述权利要求中任一项所限定的电子墨水，其中所述墨水的ζ电位为大于_20mV至约-200mV。
8.如前述权利要求中任一项所限定的电子墨水，其中所述非极性载体流体是选自全氯乙烯、卤代烃、环己烷、十二烷、矿物油、异链烷烃流体、硅氧烷、以及它们的组合中的非极性溶剂。
9.一种电子墨水，包含 非极性载体流体； 电荷引导剂，其能够在所述非极性溶剂中形成反相胶束； 多个带负电荷的非导电性炭黑着色剂颗粒(10、20)，其分散在所述非极性溶剂中，每个所述带负电荷的非导电性炭黑着色剂颗粒(10、20)包含 具有表面的芯部着色剂颗粒(10);以及 无机绝缘覆层(12)，其设置在所述芯部着色剂颗粒(10)的所述表面上，所述无机绝缘覆层(12)包含至少一个能通过i)与所述电荷引导剂发生酸-碱反应而带电的官能团、或者能通过ii)至少一个由所述电荷引导剂形成的所述反相胶束在所述表面上的吸附而带电的官能团；以及 小分子添加剂(MA)，其具有至少两个各自包含氮原子或氧原子的支链。
10.如权利要求9所限定的电子墨水，其中所述电荷引导剂选自i)中性且不可解离的单体， )中性且不可解离的聚合物，iii)能够解离而形成电荷的可电离的分子，iv)两性离子，以及V)不可带电的中性分子，其不能解离或者与酸或碱反应而形成电荷。
11.如权利要求9或10所限定的电子墨水，其中所述小分子添加剂(MA)使得所述多个着色剂颗粒(10、20)更易于通过与所述电荷引导剂发生酸-碱反应而带电。
12.如权利要求11所限定的电子墨水，其中所述小分子添加剂(MA)选自 i)
13.如权利要求9至12中任一项所限定的电子墨水，还包含分散剂，其被配置为与所述着色剂颗粒(10、20)相互作用，从而提高所述电子墨水的ζ电位。
14.如权利要求9至13中任一项所限定的电子墨水，其中所述电子墨水应用于利用电泳、电对流、其他动电学效应或其组合的电光显示器中。
15.一种用于电子墨水的小分子添加剂(ΜΑ)，其选自以下化学式中的至少一种
全文摘要
本文公开了电子墨水。所述电子墨水的一个实施方案包含非极性载体流体、分散在所述非极性载体流体中的多个带负电荷的着色剂颗粒(10、20)、小分子添加剂(MA)以及电荷引导剂。每个所述带负电荷的着色剂颗粒(10、20)包括经酸性官能团(AFG)改性的表面。所述小分子添加剂(MA)具有至少两个各自含有氮原子或氧原子的支链。
文档编号C09D11/00GK102666742SQ200980162564
公开日2012年9月12日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者余宗锡, 周樟林, 杰弗里·托德·马贝克, 理查德·H·亨齐 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业