專利名稱：用于電泳顯示器的有色顆粒的制作方法
用于電泳顯示器的有色顆粒本發(fā)明涉及優(yōu)選具有電荷保持的表面官能團(tuán)的有色聚合物顆粒，它們的制備方法，這些顆粒在制備電泳設(shè)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(fā)展了對低功率、低費(fèi)用和輕重量顯示設(shè)備的需要。EPD(電泳顯示器) 可滿足該需要。EPD的一個(gè)用途是電子紙。必不可少的是，一旦圖像顯示時(shí)，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(gè)或多個(gè)電極的兩種基質(zhì)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(zhì)。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?？筛采w觀察者側(cè)的電極，使得當(dāng)從觀察者側(cè)觀察圖像時(shí)，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?？傻玫降腅PD技術(shù)包括商業(yè)上用于電子書中的電子紙。該應(yīng)用使用黑色和白色或淺色。然而，EPD現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)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于近年來的專利文獻(xiàn)(US7，304，634,GB 2 438 436.US2007/0268244)中，但所有這些路線需要使用復(fù)雜的胞狀結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方案。用于EPD的特殊有色顆粒和它們的制備方法公開于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(jī)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復(fù)雜的方法實(shí)現(xiàn)，和/或它們僅適于特定的應(yīng)用。已知類似的有色顆粒和它們的制備方法用于分析技術(shù)(US 5，607，864和US 5，716，855)，并作為用于噴墨印刷的調(diào)色劑顆粒(US 4，613，559)。需要簡單的帶電有色顆粒的制備，所述顆?？扇菀椎胤稚⒃诜菢O性介質(zhì)中，顯示出電泳淌度且不將顏色浸析到分散劑中。因此，本發(fā)明的目的是提供用于彩色電泳顯示器的電光活性介質(zhì)以及具體而言設(shè)計(jì)用于該介質(zhì)中的有色顆粒。該目的通過一種制備用于電泳設(shè)備中的有色聚合物顆粒的方法、這些顆粒本身、 這些顆粒在制備電泳設(shè)備中的用途和包含這種顆粒的彩色電泳顯示器實(shí)現(xiàn)，其中所述方法包括以下步驟a)制備優(yōu)選包含充電和/或穩(wěn)定位置的聚合物顆粒，b)通過摻入至少一種預(yù)聚合染料將聚合物顆粒著色，和優(yōu)選c)洗滌并干燥有色聚合物顆粒。本發(fā)明的主題特別涉及特別設(shè)計(jì)的聚合物顆粒和它們在介電有機(jī)介質(zhì)中的分散體在生產(chǎn)優(yōu)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(jià)連接的取代基將它們的表面改性以促進(jìn)分散性和電荷保持，和將預(yù)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(jī)介質(zhì)中的分散體，其能使顆粒在施加的電場中電泳轉(zhuǎn)換。本發(fā)明聚合物顆粒的優(yōu)點(diǎn)可以特別地為
-對于圖像品質(zhì)，優(yōu)異的粒度控制，具有50-500nm、優(yōu)選150-400nm的小直徑范圍的單分散粒度分布，和/或-對于光學(xué)透明度和顏色相容性，玻璃質(zhì)聚合物性質(zhì)，和/或-對于耐溶劑性，均勻的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，和/或-當(dāng)分散在EPD溶劑介質(zhì)中時(shí)的不溶脹性質(zhì)、沖擊強(qiáng)度、硬度，和/或-可分散在大多數(shù)EPD所用介質(zhì)的非極性連續(xù)相中，和/或-在介電介質(zhì)中的高電泳淌度，和/或-技術(shù)普遍適用于整個(gè)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(yōu)異的轉(zhuǎn)換行為，在可比電壓下更快的響應(yīng)時(shí)間，和/或-一致的表面性能，和/或-良好的再現(xiàn)性，和/或-接近于載液的密度。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是可制備具有合適顏色如紅色、綠色和藍(lán)色，或青色、品紅色和黃色的組合的顆粒，并能制備具有所需大小且具有高單分散性并優(yōu)選摻入電荷以能使電泳移動(dòng)的有色顆粒。本發(fā)明提供一種制備有色聚合物顆粒的容易途徑，其中可相互獨(dú)立地控制電荷和顏色。尤其有利的是甚至經(jīng)長時(shí)間期間，本發(fā)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(shè)計(jì)和合成中，本發(fā)明提供獨(dú)立地操縱顏色、電荷、大小、單分散性等以制備具有有色EPD所有所需特征的顆粒的機(jī)會(huì)。本發(fā)明有色聚合物顆粒包含聚合骨架和至少一種預(yù)聚合染料作為主要組分。優(yōu)選有色聚合物顆粒僅由聚合骨架和至少一種預(yù)聚合染料組成。本發(fā)明的主要組分為預(yù)聚合染料。預(yù)聚合染料意指可聚合的染料，優(yōu)選包含一個(gè)或多個(gè)烯屬不飽和基團(tuán)的染料，在它用于將聚合物顆粒著色以前已聚合。已均聚合的預(yù)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(yù)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(yù)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(yōu)選使用不會(huì)浸析到通常的EPD流體中的預(yù)聚合染料。預(yù)聚合染料為市售的，或可通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常用聚合技術(shù)制備。預(yù)聚合染料的作用是將顆粒著色。預(yù)聚合染料由發(fā)色團(tuán)、一個(gè)或多個(gè)聚合基團(tuán)、任選連接基團(tuán)(間隔基)和改進(jìn)物理性能(如溶解度、耐光性等)的任選基團(tuán)和任選地帶電的基團(tuán)組成。在本發(fā)明意義內(nèi)，適于制備預(yù)聚合染料的可聚合染料優(yōu)選包含發(fā)色團(tuán)和選自可聚合基團(tuán)如甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、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(huán)丁烷和環(huán)氧等的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)，特別是甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯?？删酆匣鶊F(tuán)可直接連接在發(fā)色團(tuán)上或可通過連接基團(tuán)連接。合適的連接基團(tuán)的實(shí)例為任選取代的烷基鏈、聚醚烷基鏈、環(huán)烷基或芳環(huán)、雜芳環(huán)或其組合。發(fā)色團(tuán)優(yōu)選由共軛芳族(包括雜芳族)和/或多個(gè)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、熒光酮、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(nèi)酯、苯并二呋喃酮、黃酮醇、抑素、 多烯、苯并二氫呋喃、硝基、萘內(nèi)酰胺、甲臢(formazene)或吲哚(indolene)基團(tuán)，或兩種或更多種這些基團(tuán)的組合。優(yōu)選的發(fā)色團(tuán)為偶氮基團(tuán)(尤其是單偶氮和雙偶氮)、蒽醌和酞菁基團(tuán)。在本發(fā)明意義內(nèi)，優(yōu)選適于制備預(yù)聚合染料的可聚合染料包含發(fā)色團(tuán)和一個(gè)或多個(gè)選自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯骨架的官能團(tuán)。預(yù)聚合染料可含有單一發(fā)色團(tuán)，例如具有淺黃色、品紅色或青色和自色調(diào)黑色。然而，它也可含有混合的共價(jià)連接發(fā)色團(tuán)例如以通過共價(jià)連接棕色和藍(lán)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(fā)色團(tuán)以獲得一些色調(diào)。例如可使用雙-和三偶氮化合物獲得黑色和其它暗色調(diào)(海軍藍(lán)、棕色、橄欖綠等)。也可使用預(yù)聚合染料的混合物獲得正確的顆粒色調(diào)；例如來自棕色和藍(lán)色或黃色、品紅色和青色預(yù)聚合染料的單組分混合物的黑色。類似地，色調(diào)可例如通過加入少量單獨(dú)預(yù)聚合染料以改進(jìn)顆粒的顏色(例如95%黃色和5%青色以得到更綠黃色色調(diào))而調(diào)整。優(yōu)選改性預(yù)聚合染料(具有一個(gè)或多個(gè)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(yīng)性(陰離子)、直接(陰離子)、酸性(陰離子)和堿性 (陽離子)染料應(yīng)用類別的反應(yīng)性基團(tuán))。優(yōu)選的預(yù)聚合染料的實(shí)例匯總于表1和2中，其中Me為甲基Jt為乙基，η為聚合物G-300個(gè)單元)，m為聚合物G-300個(gè)單元)。表1由Sigma-Aldrich化學(xué)公司市購的預(yù)聚合染料
權(quán)利要求
1.一種制備用于電泳設(shè)備中的有色聚合物顆粒的方法，其包括以下步驟a)制備優(yōu)選包含充電和/或穩(wěn)定位置的聚合物顆粒，b)通過摻入至少一種預(yù)聚合染料將聚合物顆粒著色，和優(yōu)選c)洗滌并干燥有色聚合物顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述預(yù)聚合染料為均聚染料和/或共聚染料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于所述預(yù)聚合染料為不帶電染料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于所述預(yù)聚合染料由發(fā)色團(tuán)、一個(gè)或多個(gè)聚合基團(tuán)、任選連接基團(tuán)和改進(jìn)物理性能的任選基團(tuán)和任選地帶電的基團(tuán)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于所述預(yù)聚合染料包含至少一個(gè)偶氮基團(tuán)、蒽醌基團(tuán)或酞菁基團(tuán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于所述預(yù)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(jù)權(quán)利要求1-6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于步驟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(lián)劑、離子單體和引發(fā)劑的組合物制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于聚合物顆粒的著色通過用至少一種預(yù)聚合染料在30-60°C的溫度下溶劑溶脹而進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于有色聚合物顆粒具有 50-1000nm、優(yōu)選 150_600nm 的直徑。
10.包含聚合骨架和至少一種預(yù)聚合染料的有色聚合物顆粒。
11.通過根據(jù)權(quán)利要求1-9中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法得到的有色聚合物顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11中一項(xiàng)或多項(xiàng)的有色聚合物顆粒在制備單、雙或多色電泳設(shè)備中的用途。
13.包含根據(jù)權(quán)利要求10-11中一項(xiàng)或多項(xiàng)的有色聚合物顆粒的電泳流體。
14.包含根據(jù)權(quán)利要求10-11中一項(xiàng)或多項(xiàng)的有色聚合物顆粒的彩色電泳顯示設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及優(yōu)選具有電荷保持的表面官能團(tuán)的有色聚合物顆粒，它們的制備方法，這些顆粒在制備電泳設(shè)備中的用途，和包含這種顆粒的彩色電泳顯示器。
文檔編號(hào)D06P1/00GK102300885SQ201080006049
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)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