專利名稱：用于電潤濕、電流體和電泳技術(shù)的彩色流體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及電潤濕領(lǐng)域，更加具體的涉及用于電潤濕、電流體或電泳裝置的彩色流體，以及電潤濕、電流體和電泳裝置。
背景技術(shù)：
電潤濕已經(jīng)成為一個在各種光學(xué)應(yīng)用中具有吸引力的調(diào)制方案，部分原因是由于高亮度和對比度，大的視角以及快的開關(guān)速度的理想結(jié)合。此外，因為不需要前光或背光， 電潤濕顯示器的功耗相對較低。例如，電潤濕已被用來作為纖維光學(xué)的光開關(guān)，作為相機(jī)和制導(dǎo)系統(tǒng)，光學(xué)拾取裝置，光波導(dǎo)材料，以及視頻顯示分辨率的光學(xué)快門或濾光片。術(shù)語“電潤濕”是指電場對液體與疏水性表面的接觸角的影響。通過電場使得液體分散到，或潤濕最初排斥液體的表面，造成裝置的光譜特性的變化。當(dāng)電場被去除之后，接觸角增加并且液體收縮到一個區(qū)域，該區(qū)域中光譜特性恢復(fù)到初始狀態(tài)。不相容的彩色流體(colored immiscible fluids)是電流體和電潤濕裝置必不可少的部分，再現(xiàn)視覺信息和效果是應(yīng)用所需要的。傳統(tǒng)的電潤濕裝置典型的具有在絕緣的含氟聚合物上形成膜的彩色油。該彩色油膜賦予裝置可見的顏色。當(dāng)在位于油膜上方的水層以及在含氟聚合物下方的電極之間施加電壓時，油膜被破壞而水電潤濕該表面。被破壞的油膜不再為裝置提供顏色。一旦電壓去除，油會優(yōu)先潤濕絕緣的含氟聚合物，油膜重新形成，并且顏色再次可見。通常，著色劑可以是染料或顏料。從歷史上看，選擇染料作為著色劑已經(jīng)用于各種數(shù)字應(yīng)用，例如噴墨墨水(inkjet inks)，彩色濾光片，和電潤濕裝置。但是染料有一定的缺點，包括光線和耐候性不足。其它缺點包括成本高，特別是純化形式的，在非極性溶劑中溶解度不足，低抗流失性(resistance to bleed)，和/或缺乏阻光度。在采用染料作為著色劑的應(yīng)用中，由于有機(jī)顏料理想的耐光性和抗溶劑性和抗流失性(bleed)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)顏料的使用近年來在增加。這些應(yīng)用包括，例如，用于書寫工具的墨水，其中水或油溶性染料已被用作著色劑；并且用于塑料的著色劑，其中油溶性染料已經(jīng)作為高透明度的著色劑被使用了。用于液晶彩色濾光片，碳粉和噴墨墨水的著色劑的顏料的需求也有所增加。通過電潤濕作用的許多裝置使用水和油的組合。但是，水的物理性質(zhì)，例如高溫以及冰點時的擴(kuò)張，限制了其在這些裝置中的應(yīng)用。雖然使用水和常規(guī)染料的相關(guān)問題正在解決，但對用于不同電潤濕和電流體裝置的彩色流體進(jìn)行改進(jìn)仍然存在明確的需要。這將有利于為電潤濕、電流體或電泳裝置提供改進(jìn)的彩色流體，例如，可以提高裝置的性能，并且保持所需的功能超過優(yōu)選的時長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式提供用于電潤濕、電流體或電泳裝置的彩色流體。在一個實施方式中，彩色流體含有至少一種非水極性溶劑，所述非水極性溶劑具有(a)在 25°C 時 0. IcP 到 50cP 的動態(tài)粘度，(b)在 25°C 時 25dynes/cm 到 55dynes/cm 的表面張力，以及(c) 40%到80%的相對電潤濕反應(yīng)值(electrowetting relative response)。 彩色流體進(jìn)一步含有至少一種選自顏料和/或染料的著色劑。彩色流體定義(defines) 了一種彩色極性流體。在另一個實施方式中，彩色流體進(jìn)一步含有至少一種非極性溶劑和至少一種選自顏料和/或染料的有機(jī)著色劑。彩色流體是黑顏色的，具有從Ops/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率， 以及小于3的介電常數(shù)。彩色流體定義了一種彩色極性流體。在另一個實施方式中，公開了用于顯示器的像素，該像素包括儲存器以及位于儲存器中的彩色流體。彩色流體含有至少一種非極性溶劑和至少一種選自顏料和/或染料的有機(jī)著色劑。彩色流體是黑顏色的，具有從OpS/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率，以及小于3的介電常數(shù)。大量帶電顆粒懸浮在彩色流體中。多個電極被配置(configure)成應(yīng)用電位差有效地造成帶電顆粒在彩色流體中至少相對一個電極進(jìn)行移動。在另外一個實施方式中，用于顯示器的像素包括儲存器以及位于儲存器中的彩色流體，其包括至少一種非水極性溶劑，所述彩色流體具有(a)在25°C時0. IcP到50cP的動態(tài)粘度，(b)在25°C時25dynes/cm到55dynes/cm的表面張力，以及(c)40%到80%的相對電潤濕反應(yīng)值；以及至少一種選自顏料和/或染料的著色劑。多個電極被配置成應(yīng)用電位差有效地造成彩色流體相對至少一個電極進(jìn)行移動。在另一個實施方式中，用于顯示器的像素包括儲存器以及位于儲存器中的彩色流體，該彩色流體含有至少一種非極性溶劑和至少一種選自顏料和/或染料的有機(jī)著色劑。 彩色流體是黑顏色的，具有從OpS/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率，以及小于3的介電常數(shù)。極性流體也在儲存器中，并且占據(jù)儲存器中沒有被彩色流體占據(jù)的空間。多個電極被配置成應(yīng)用電位差有效地造成極性流體相對至少一個電極進(jìn)行移動，由此，這種極性流體的移動改變彩色流體的形狀。在顯示器(display)技術(shù)中，這種彩色流體的使用提供了耐用性的改善，并在分散狀態(tài)下提供更高水平的色度，以及通過顏料的選擇具有實現(xiàn)更高對比度的能力。彩色流體也能提供快的開關(guān)速度，低的功耗，更高的裝置耐用性。


附圖被納入并作為說明書的一部分，闡述了本發(fā)明的實施方式，并與上述本發(fā)明的一般性描述以及接下來的實施方式的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖IA是本發(fā)明一個實施方式的作為顯示器像素的電潤濕裝置的剖面示意圖；圖IB是圖IA電潤濕裝置的像素的顯示狀態(tài)改變后的剖面示意圖；圖2A是本發(fā)明一個實施方式的作為顯示器像素的電潤濕裝置的剖面示意圖；圖2B是圖IA電潤濕裝置的像素的顯示狀態(tài)改變后的剖面示意圖；圖3A是本發(fā)明一個實施方式的作為顯示器像素的電潤濕裝置的剖面示意圖；圖;3B是圖3A電潤濕裝置的像素的顯示狀態(tài)改變后的剖面示意圖3C是圖3C電潤濕裝置的像素的顯示狀態(tài)改變后的剖面示意圖；圖4A是本發(fā)明一個實施方式的作為顯示器像素的電泳裝置的剖面示意圖；以及圖4B是圖4A電泳裝置的像素的顯示狀態(tài)改變后的剖面示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明針對用于電潤濕或電流體裝置的彩色流體。電潤濕裝置典型的由疏水性介質(zhì)和電極組成，并且可能包括其它親水性表面。通常，基板和連接組件暴露于極性和/或非極性流體，優(yōu)選是液體形式。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，彩色流體通常含有至少一種非水極性溶劑，至少一種著色劑，著色劑可以是顏料和/或染料，以及任選的分散劑，增效劑，表面活性劑，樹脂，聚合物，生物殺滅劑(biocide)，其它本領(lǐng)域已知的添加劑，或者它們的任意組合。彩色流體定義了一種彩色極性流體。非水極性溶劑中的修飾語“非水”是為了從極性溶劑的潛在列表中排除水。在一個實施例中，彩色流體不含非極性溶劑。在另一個實施方式中，彩色流體通常含有至少一種非極性溶劑，至少一種著色劑， 著色劑可以是顏料和/或染料，以及任選的分散劑，增效劑，表面活性劑，其它本領(lǐng)域已知的添加劑，或者它們的任意組合。彩色流體定義了一種彩色非極性流體。在一個實施例中， 彩色流體是黑顏色的。在另一個實施例中，非極性溶劑的彩色流體不含有樹脂和/或極性溶劑。本發(fā)明的非水極性溶劑可以是單獨的溶劑或兩種或兩種以上溶劑的任意組合。非水極性溶劑的實例包括但不限于乙二醇，乙醇，多元醇，醚，酯，酮，縮醛，縮酮，內(nèi)酯，碳酸酯(carbonates)，內(nèi)酰胺，氨基甲酸酯(氨基甲酸酯)，脲(ureas)，吡咯烷，卩比咯烷酮，砜， 亞砜，酰胺，伯、仲、叔或季胺(amines)，亞胺，腈，羧酸，醛，鹵化、硫代(thio)或硝基化合物，以及它們的任意混合。在一個實施例中，非水極性溶劑是內(nèi)酯，碳酸酯，或選自1，2_丙二醇，1，3-丙二醇，1，4_ 丁二醇，一縮二乙二醇(diethylene glycol)或一縮二丙二醇 (dipropylene glycol)的二醇。非水極性溶劑還可以含有一種，兩種或多種相同或不同的描述于其分子式中的官能團(tuán)，其可以是脂肪族，芳香族，脂環(huán)和/或雜環(huán)類。在一個實施例中，非水極性溶劑選自一個或多個下列化學(xué)式
8
權(quán)利要求
1.用于電潤濕、電流體或電泳裝置的彩色流體，該彩色流體含有至少一種非水極性溶劑，所述非水極性溶劑具有(a)在25°C時0. IcP到50cP的動態(tài)粘 度，(b)在25°C時25dynes/cm到55dynes/cm的表面張力，以及(e) 40%到80%的相對電潤 濕反應(yīng)值；以及至少一種選自顏料和/或染料的著色劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述非水極性溶劑選自由乙二醇，乙醇，多 元醇，醚，酯，酮，縮酸，縮酮，內(nèi)酯，碳酸酯，內(nèi)酰胺，氨基甲酸酯，脲，卩比略燒，卩比略燒酮，砜， 亞砜，酰胺，伯、仲、叔或季胺，亞胺，腈，羧酸，酸，商化、硫代或硝基化合物，以及它們的任意 組合組成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述非水極性溶劑選自一個或多個下列化 學(xué)式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述非水極性溶劑選自由1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1,4- 丁二醇，一縮二乙二醇，一縮二丙二醇，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸1， 2-丁烯酯，碳酸1，2_環(huán)己烷酯，碳酸甘油酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，苯乙酮，吡啶，丙二酸二甲酯，二丙酮醇，羥丙基氨基甲酸酯，β-羥乙基氨基甲酸酯，N-甲基甲酰胺，N-甲基乙酰胺，二甲亞砜，環(huán)丁砜，2-吡咯烷酮，N-甲基-2-吡咯烷酮，N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮， 丙酮基丙酮，環(huán)己酮，乙酰乙酸乙酯，L-乳酸乙酯，吡咯，N-甲基吡略，N-乙基吡咯，4Η-吡喃-4-酮，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，嗎啉，N-甲基嗎啉，N-乙基嗎啉，N-甲?；鶈徇?，β -丙內(nèi)酉旨，β —戊內(nèi)酉旨，β—己內(nèi)酉旨，Y —丁內(nèi)酉旨，Y —戊內(nèi)酉旨，Y—己內(nèi)酉旨，Y —庚內(nèi)酉旨，Y —辛內(nèi)酯，Y-壬內(nèi)酉旨，Y-癸內(nèi)酉旨，S-戊內(nèi)酯，S-己內(nèi)酯，S-庚內(nèi)酉旨，S-辛內(nèi)酉旨，S-壬內(nèi)酉旨， S-癸內(nèi)酯，δ-十四內(nèi)酯，δ-十八內(nèi)酯，以及它們的任意組合組成的組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述著色劑為顏料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色流體，其中，所述顏料是自分散顏料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色流體，其中，所述彩色流體不含有表面活性劑，分散劑， 以及樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色流體，其中，所述顏料含有大量重均粒徑從IOnm到 5000nm的顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色流體，其中，所述彩色流體還含有至少一種分散劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色流體，其中，所述顏料為自分散顏料，所述非水極性溶劑選自由內(nèi)酯，碳酸酯，1,2-丙二醇，1，3-丙二醇，1,4- 丁二醇，一縮二乙二醇以及一縮二丙二醇組成的組，且其中所述彩色流體不含有表面活性劑，分散劑，以及樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述著色劑為染料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩色流體，其中，所述彩色流體不含有表面活性劑，分散劑，以及樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述彩色流體還含有分散劑，延伸物，增效劑，表面活性劑，樹脂，聚合物，生物殺滅劑，或它們的任意組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述彩色流體含有基于彩色流體總重量的 60. Owt %到99. 9wt%的非水極性溶劑和0. Iwt %到40. Owt %的著色劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的彩色流體，其中，所述著色劑為顏料，且所述彩色流體還含有基于顏料重量百分比的0. Iwt %到200wt%的分散劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述非水極性溶劑的介電常數(shù)大于10。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述彩色流體不含有非極性溶劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色流體，其中，所述彩色流體具有在25°C時0.IcP到 IOOOcP的動態(tài)粘度，在25°C時2dynes/cm到55dynes/cm的界面張力，以及10%到80%的相對電潤濕反應(yīng)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的彩色流體，其中，所述彩色流體具有大于5μS/cm的電導(dǎo)率。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的彩色流體，其中，該彩色流體具有在25°C時至少4周的色彩穩(wěn)定性。
21.用于電潤濕、電流體或電泳裝置的彩色流體，該彩色流體含有至少一種非極性溶劑；至少一種選自顏料和/或染料的有機(jī)著色劑；并且，其中所述彩色流體是黑顏色的，具有從OpS/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率，以及小于3的介電常數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的彩色流體，其中，所述有機(jī)著色劑是黑色著色劑或者是為彩色流體提供黑顏色的兩種或兩種以上有機(jī)著色劑的組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的彩色流體，其中，所述有機(jī)著色劑選自由C.I.顏料黑1，2， 3，C. I.還原黑 1,2,7,8,9,16，19，20，21，23，25，27，28，29，30，35，44，52，53，54，55，56，57， 58，63，64和65組成的黑色著色劑的組。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的彩色流體，其中，所述有機(jī)著色劑為偶氮，吖嗪，苯并咪唑酮，甲亞胺，甲川，蒽醌，芳胺醌，酞菁，芘酮，二酮吡咯并吡咯，靛藍(lán)，硫靛藍(lán)，二噁嗪，異吲哚啉，異吲哚啉酮，亞胺異吲哚啉，亞胺異吲哚啉酮，喹吖啶酮，黃烷士酮，陰丹酮，陰丹士林， 吲哚-硫茚，蒽嵌蒽醌，蒽素嘧啶，茈，喹啉酞酮，蒽酮紫，異蒽酮紫，蒽烯紫，皮蒽酮，或它們的任意組合，以向彩色流體提供黑顏色。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的彩色流體，其中，所述非極性溶劑是直鏈或支鏈烷烴，芳基烷烴，脂肪酸，醇，芳香族或脂環(huán)族烴，雜環(huán)化合物，商化烴，基于硅或鍺的聚合物或低聚物， 環(huán)硅氧烷，或它們的組合。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的彩色流體，其中，所述彩色流體不含有極性溶劑和/或樹脂。
27.一種用于顯示器的像素，該像素包括 儲存器；儲存器中的彩色流體，所述彩色流體含有至少一種非極性溶劑和至少一種選自顏料和 /或染料的有機(jī)著色劑，彩色流體為黑顏色，具有OpS/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率，以及具有小于 3的介電常數(shù)；大量懸浮在彩色流體中的帶電顆粒；以及多個電極，該多個電極被配置成通過應(yīng)用電位差有效地造成帶電顆粒在彩色流體中相對至少一個電極進(jìn)行移動。
28.一種用于顯示器的像素，該像素包括 儲存器；儲存器中的彩色流體，所述彩色流體含有至少一種非水極性溶劑，所述非水極性溶劑具有(a)在 25°C 時 0. IcP 到 50cP 的動態(tài)粘度，(b)在 25°C 時 25dynes/cm 到 55dynes/cm 的表面張力，以及(c)40%到80%的相對電潤濕反應(yīng)值；以及至少一種選自顏料和/或染料的著色劑；以及多個電極，該多個電極被配置成通過應(yīng)用電位差有效地造成彩色流體相對至少一個電極進(jìn)行移動。
29.一種用于顯示器的像素，該像素包括 儲存器；儲存器中的彩色流體，所述彩色流體含有至少一種非極性溶劑和至少一種選自顏料和 /或染料的有機(jī)著色劑，彩色流體為黑顏色，具有OpS/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率，以及具有小于 3的介電常數(shù)；儲存器中的極性流體，所述極性流體占據(jù)儲存器中沒有被彩色流體占據(jù)的空間；以及多個電極，該多個電極被配置成通過應(yīng)用電位差有效地造成極性流體相對至少一個電極進(jìn)行移動，這種極性流體的移動改變了彩色流體的形狀。
全文摘要
公開了用于電潤濕、電流體或電泳裝置的彩色流體，以及裝置自身。彩色流體可以含有非水極性溶劑，所述非水極性溶劑具有(a)在25℃時0.1cP到50cP的動態(tài)粘度，(b)在25℃時25dynes/cm到55dynes/cm的表面張力，以及(c)40％到80％的相對電潤濕反應(yīng)值。這種彩色流體進(jìn)一步含有選自顏料和/或染料的著色劑。在另一個實施方式中，彩色流體可以含有非極性溶劑和選自顏料和/或染料的有機(jī)著色劑。這種彩色流體可以是黑顏色的，并具有從0pS/cm到5pS/cm的電導(dǎo)率，以及小于3的介電常數(shù)。在顯示器技術(shù)中，這種彩色流體的使用提供了耐用性的改善，并在分散狀態(tài)下提供更高水平的色度，以及實現(xiàn)更高對比度的能力。
文檔編號G02B26/02GK102369474SQ201080011667
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者A·米拉爾契克, J·C·海肯費爾德, L·克拉普, R·施瓦茨, S·G·維爾納 申請人:太陽化學(xué)公司