电泳流体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及包含溶剂、高吸收染料和不同颜色的带电粒子的电泳流体和包含这样的流体的电泳显示装置。
【专利说明】电泳流体
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包含溶剂、高吸收（highly absorbing)染料和不同颜色的带电粒子的 电泳流体，和包含这样的流体的电泳显示装置。
【背景技术】
[0002] 适合在例如有色电子纸张的电泳显示器（Ero)中使用的粒子已经示例在例如（US 7, 304, 634、GB 2 438 436、US 2007/0268244)的近期专利文献中。现在可以独立地控制 并操控诸如尺寸、颜色、电荷和多分散性的特征以生产具有EH)的期望性质的粒子；例如WO 2010089057。可使用许多不同的技术来通过粒子移动而产生光学效应。一种这样的方法可 结合使用反射性着色粒子和吸收黑色粒子以产生可在着色和黑色光学状态之间切换的像 素。
[0003] 这样的体系的最大挑战在于获得高反射性着色状态。可在用于Ero的溶剂中分散 的典型着色颜料不能显示足够高以产生适当光差（optical difference)的反射率。另外， 颜料的颜色调控是受限的且颜色的选择有限。这样的颜料分散体的高分辨印刷和分配也非 常具有挑战性。因此，仍然需要改进的电泳流体。
【发明内容】
[0004] 本发明涉及如下的电泳流体，其包含至少一种溶剂、至少两种具有不同颜色和相 反电荷的粒子和至少一种高吸收染料。
[0005] 此外，本发明涉及包含这样的流体的电泳显示器。
[0006] 通过将高吸收染料并入双粒子电泳流体中，优选并入双粒子黑色/白色Ero流体 中，本发明提供改进的电泳流体。
[0007] 通过在所述粒子之间的间隙中并入高吸收染色溶剂，可实现增加的色饱和度和反 射率。通过应用合适的驱动方案，也可实现增加的色饱和度。可增加粒子间距以利用简单的 驱动方案给出黑-黄像素，或者可减小粒子间距以利用较复杂的驱动方案给出黑-黄-白 像素。通过使用染料，发色团调节可对于特定应用例如公司徽标给出增加的颜色选项和颜 色调控，或者可实现色域调节。
[0008] 通过确保在白色粒子之间的足够间距，可实现强烈着色且高反射的颜色状态。另 夕卜，通过仔细地驱动显示器，可实现进一步增加的色饱和度和灰度。可选地，通过减小粒子 间的间距，可实现三色像素，由此当在电极上方压缩白色粒子时，显示器显现白色，当黑色 粒子在上电极上时，显示器显现黑色，或当粒子处于过渡（transit)状态中时，显示器显现 高度着色。
[0009] 本发明的电泳流体包含具有高吸光度和优选在非极性溶剂中具有增加的溶解度 的染料和染料混合物。优选地，所述染料在50微米的试池厚度（cell thickness)中具有至 少0. 3a. u.、优选至少0. 5a. u.、特别是至少0. 7a. u.的吸光度（absorbance)。优选地，测量 染料在十二烷中的饱和溶液的吸光度。最有利地使用具有尽可能高的吸光度的染料。可使 用朗伯-比尔定律（Lambert-Beer law)A = -lg(I/IQ) = ecd得到吸光度数据，其中A为 在特定波长下的吸光度，I为透射辐射的强度，I。为在透射之前的辐射强度，ε为摩尔消光 系数（1/mol cm)，c为浓度（mol/1)，和d为光程长度（cm)。吸光度无单位。然而，常以"任 意单位"（a. u.)或以"吸光度单位"（AU)报道吸光度。在本发明中使用任意单位（a. u.)。 可优选使用Hitachi (日立）U3310UV-vis分光光度计和染料在十二烷中的饱和溶液测量染 料的吸光度。
[0010] 所需要的溶解度取决于染料的消光系数，但通常应超过1重量％，优选大于5重 量％。已经观察到>20重量％的染料溶解度，且其可优选用于该方法中以给出最大的色饱 和度。
[0011] 所述染料的功能是使电泳流体着色。所述染料由发色团、任选的连接基团（间隔 基）和任选的改进物理性质（例如溶解度、耐光性等）的基团和任选的一个或多个带电基 团组成。仔细设计染料结构和使用同系物的混合物可产生增加的溶解度。
[0012] 所述发色基团优选包含共轭的芳族（包括杂芳族）和/或多键，其包括：偶氮 (包括单偶氮、双偶氮、三偶氮连接的偶氮等）、金属化偶氮、蒽醌、吡咯啉、酞菁、聚甲炔、芳 基-碳镱、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、氧杂蒽、突光酮（fluorone)、n丫陡（acridene)、 喹啉（quinolene)、噻唑、Π 丫嗪、对氮蒽蓝、苯胺黑、P恶嗪、噻嗪、靛蓝类（indigoid)、醌 型（quinonioid)、喹R丫陡酮、内酯、苯并二呋喃酮（benzodifuranone)、黄酮醇、抑制素 (chalone)、多烯、色满、硝基、萘内酰亚胺（naphtholactam)、甲職（formazene)或Π 引哚烯 (indolene)基团，或者两个或更多个这样的基团的组合。优选的发色基团为偶氮基团（特 别是单偶氮基和双偶氮基）和蒽醌基团。
[0013] 染料可以含有单个发色团，例如具有亮黄色、洋红色或青色和自身色调黑色。然 而，其也可含有混合的共价连接的发色团，例如通过共价连接的棕色与蓝色或黄色、洋红色 与青色而获得黑色。可通过黄色和青色等获得绿色。也可使用扩大共轭的发色团以获得一 些色调。例如，可使用双偶氮和三偶氮化合物来获得黑色和其它暗色调（藏青色、棕色、橄 榄绿等）。
[0014] 也可使用染料的混合物以获得恰当的电泳流体色调。类似地，可例如通过加入少 量单独的染料以对电泳流体的颜色进行改性（例如，95%黄色与5%青色以得到较绿色的 黄色色调）来调节色调。
[0015] 特别关注的是，使用一种发色团的混合物。在该发色团上的增溶基团优选为由4 个或更多个碳组成的烃链。这些链可为直链、支链，含有异构体，例如非对映异构体，任选被 0、S、N、F取代。优选地，使用包含由8?20个碳组成的烃链的同系物的混合物，以给出最 高的溶解度。一个优势在于，能够以一锅法制备同系物的混合物，降低了制备单独的染料的 成本。
[0016] 可优选使用如下的染料，其具有改进的溶解度，优选在非极性溶剂中具有改进的 溶解度，因此所得溶液的吸光度较高。通过使用多组分染料的理念，可进一步增加溶解度以 使得高吸收材料能够适合在Ero中使用。通过混合发色团相同、但周围结构改变的染料，增 加染料发色团的总体溶解度，且可实现较高的吸光度值。通过加入发色团类似/周围结构 改变的染料，多组分染料体系产生增强的溶解度和吸光度。一个优势在于，能够以一锅法制 备同系物的混合物，降低了制备单独的染料的成本。
[0017] 有利地，使用如下的染料混合物，其使用相同的发色团、但具有增溶基团的变化。 这给出极大地改进的溶解度。令人预料不到地，当使用相同发色团、但具有不同长度的烃基 团以增加溶解度的混合物时，获得最高达15%的溶解度。特别地，使用染料的组合以获得具 有强色度的电泳流体。
[0018] 优选地，本发明的电泳流体包含至少一种根据式I、式II、式III、式IV或式V的染 料：
[0019]
[0020] 其中
【权利要求】
1. 一种电泳流体，其包含至少一种溶剂、至少两种具有不同颜色和相反电荷的粒子和 至少一种高吸收染料。
2. 根据权利要求1所述的电泳流体，其特征在于所述染料或染料混合物在50微米的试 池厚度中具有至少0.3a.u.的吸光度。
3. 根据权利要求1至2中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于其包含至少两种 染料，其中每种染料包含至少一个发色基团和至少一个增溶基团，和其中至少两种染料包 含不同的增溶基团。
4. 根据权利要求1至3中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述染料包含不 同的烃基团，所述烃基团选自具有至少4个碳原子的任选被0、S、N或F原子取代的直链或 支链的烃基团。
5. 根据权利要求1至4中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体包 含至少两种具有同系物增溶基团的染料。
6. 根据权利要求1至5中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体包 含至少两种具有相同发色基团的染料。
7. 根据权利要求1至6中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体包 含至少两种具有不同发色基团的染料。
8. 根据权利要求1至7中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体包 含至少一种根据式I、式II、式III、式IV或式V的染料：
其中 X和X'彼此独立地为H或吸电子基团； 札和R2彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个不 相邻的碳原子可被〇、S和/或N代替， R3和R4彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个不 相邻的碳原子可被〇、S和/或N代替； 1?5为甲基或甲氧基基团； 和所述染料包含至少一个吸电子基团；
其中 r6和r7彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个不 相邻的碳原子可被0、S和/或N代替；
其中 X"为吸电子基团； 馬为甲基或甲氧基基团； R9和R1(1彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个 不相邻的碳原子可被〇、S和/或N代替；
其中 R12和R13彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个 不相邻的碳原子可被〇、S和/或N代替； Rn为具有至少3个碳原子的烷基或烷氧基基团；
其中 R14和R15彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个 不相邻的碳原子可被〇、S和/或N代替；
其中 X"'为吸电子基团； r16和r17彼此独立地为直链或支链的被取代或未被取代的烷基基团，其中一个或多个 不相邻的碳原子可被0、S和/或N代替； R18为NHC0R，其中R=直链或支链的C1-C10烷基基团。
9. 根据权利要求1至8中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体包 含至少一种非极性溶剂，所述非极性溶剂具有〈10的介电常数、约10 15〇hm-cm的体积电阻 率、<5cst的粘度和>80°C的沸点。
10. 根据权利要求1至9中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体 包含黑色粒子，所述黑色粒子选自碳黑、表面涂覆的碳黑、基于碳黑的粒子和黑色聚合物粒 子。
11. 根据权利要求1至10中的一项或多项所述的电泳流体，其特征在于所述电泳流体 包含白色粒子，所述白色粒子选自金红石、锐钛矿或不定形改性的二氧化钛，表面涂覆的二 氧化钛，基于二氧化钛的粒子，和白色聚合物粒子。
12. 根据权利要求1至11中的一项或多项所述的电泳流体用于制备单色、二色或多色 电泳装置的用途。
13. -种电泳显示装置，其包含根据权利要求1至11中的一项或多项所述的电泳流体。
14. 根据权利要求13所述的电泳显示装置，其特征在于通过选自喷墨印刷、狭缝式模 头喷涂、喷嘴喷涂和柔性版印刷的技术或任何其它接触式或非接触式印刷或沉积技术来施 加所述电泳流体。
【文档编号】C09B29/40GK104411776SQ201380031805
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】内森·史密斯 申请人:默克专利有限公司