專利名稱：包括含有用于圖像穩(wěn)定性的膠凝劑的顯示介質(zhì)的電泳顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述了特別適用于電泳顯示器，例如用于填充電泳顯示器件的儲箱或微膠囊的顯示介質(zhì)。也描述了采用電泳顯示器件顯示圖像的方法。在顯示介質(zhì)中包括熱可逆膠凝劑允許圖像保持穩(wěn)定性，甚至在除去用于形成圖像的施加電場之后。
背景技術(shù)：
電泳顯示器件，也稱為電子紙，是本領(lǐng)域公知的。電泳顯示器通常包括在具有匹配比重的有色液體中膠體分散的單一類型帶電顏料粒子的懸浮液，該有色液體包含在包括兩個平行和透明導電電極板的電池中。在電場的作用下在電極板之間傳輸帶電粒子，并可因此通過在電極上適當施加電場而顯示圖像。電泳顯示器作為提供信息和顯示圖像的裝置的優(yōu)點已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中得到公認。
舉例說明的是典型的電泳顯示器結(jié)構(gòu)。電泳顯示器件包括結(jié)合以在其間形成空腔的一對電極，該空腔由包括有色懸浮介質(zhì)的電泳懸浮液層填充，該懸浮介質(zhì)包含在電絕緣液體中的膠體尺寸粒子和在懸浮介質(zhì)中懸浮的細分電泳粒子。將電勢的來源耦合到電極。施加電場時，當粒子響應場時它們形成圖像。特別參見其中的圖1。
描述了用于電泳顯示器的介電分散體，該分散體包括介電流體，在介電流體中分散的具有選擇極性的表面電荷的第一顏色的第一粒子集合，和具有與第一集合的相反的表面電荷極性和防止第一和第二集合凝結(jié)的對其空間排斥的第二顏色的第二粒子集合。在一個實施方案中，第一和第二粒子集合各自由單獨的兩階段分散聚合反應形成。每個粒子組采用獨特的二級和官能單體形成。將對應的電荷控制劑加入分散體以在各自粒子上建立相反的極性。
公開了其中電泳流體包封在微膠囊中的顯示器。此流體可以是兩種或多種流體的混合物或可以是單一流體。顯示器可進一步包括分散在懸浮流體中的粒子，其中粒子包含液體。在任一情況下，懸浮流體的密度或折射率可基本匹配分散于其中的粒子。對其中描述的任何電泳顯示器施加電場表明影響顯示器的光學性能。
在一個實施方案中，美國專利6,017,584描述了包封的電滲透顯示器，其中將膠囊的多孔或凝膠狀內(nèi)相溶脹(即填充)并通過折射率匹配流體(即在流體折射率和內(nèi)相折射率之間的差異優(yōu)選在0.5以內(nèi))的電滲透誘導運動排出。當材料的孔由流體填充時，膠囊起均勻光學材料的作用，因此根據(jù)介質(zhì)的堆性能極大地透射或折射光。然而，當孔由流動流體排空時，存在更大量的光學指數(shù)不匹配并且光散射大大地增加。參見584專利的10欄19-32行。此實施方案沒有描述包含熱可逆膠凝劑作為懸浮流體一部分。
描述了采用電泳顯示器件顯示圖像的方法，該器件包括多個單獨儲箱或微膠囊，每個包含電泳顯示流體，位于兩個導電膜襯底之間，它的至少一個是透明的。該方法包括以引起顯示器流體的第一粒子組或第二粒子組顯示的方式對選擇的單獨儲箱適當?shù)厥┘与妶龊痛帕Α５谝涣Ｗ咏M顯示與第二粒子組不同和對比的顏色，和也優(yōu)選顯示不同的帶電性能。
面對可再成像電子紙仍然存在的一個主要問題是差的圖像穩(wěn)定性，特別是在除去在顯示器件中形成圖像時施加的電場之后。沒有持續(xù)的靜電力，電子圖像在處理(如由用戶觀看/閱讀)期間劣化。需要開發(fā)具有改進圖像穩(wěn)定性的電泳顯示器。

發(fā)明內(nèi)容
在實施方案中，描述了用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，該顯示介質(zhì)包括液體體系、至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組。膠凝劑的包括使得在顯示器件冷卻到例如約或低于膠凝劑凝膠點的溫度時，在顯示器件中形成的圖像可以在約或高于膠凝劑熔點的高溫下在凝膠狀態(tài)定影。圖像因此具有穩(wěn)定性，甚至在施加的場不存在下。
在實施方案中，至少一種膠凝劑的熔點為約45℃-約70℃和凝膠點為約20℃-約40℃。
在實施方案中，膠凝劑包括約0.1％-約10wt％顯示介質(zhì)，優(yōu)選膠凝劑包括約0.5％-約3wt％顯示介質(zhì)。
在實施方案中，也描述了電泳顯示器件，該器件包括位于兩個導電膜襯底之間的電泳顯示層，至少一個襯底是透明的，其中電泳顯示層在其中包括多個包含顯示介質(zhì)的單獨單元，其中顯示介質(zhì)包括液體體系、至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組。
在實施方案中，單獨單元是由容器之間的隔片限定的容器或是在其中包封有顯示介質(zhì)的微膠囊。
在實施方案中，至少一種膠凝劑的熔點為約45℃-約70℃和凝膠點為約20℃-約40℃。
在另外的實施方案中，也描述了一種在電泳顯示器件中形成圖像的方法，該顯示器件包括位于兩個導電膜襯底之間的電泳顯示層，至少一個襯底是透明的，其中電泳顯示層在其中包括多個包含顯示介質(zhì)的單獨單元，其中顯示介質(zhì)包括液體體系、至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組，該方法包括加熱顯示器件到約或高于至少一種熱可逆膠凝劑熔點的溫度，隨后通過選擇性施加適當?shù)膱龅剿x擇的多個單獨單元而在顯示器件中形成圖像，和隨后冷卻顯示器件到約或低于至少一種熱可逆膠凝劑凝膠點的溫度以在凝膠狀態(tài)定影圖像。在實施方案中，至少一種膠凝劑的熔點為約45℃-約70℃和凝膠點為約20℃-約40℃。


圖1舉例說明在關(guān)閉位置的一個實施方案的電泳顯示器件的側(cè)視圖，而圖2舉例說明在開啟位置的相同電泳顯示器件。
圖3舉例說明根據(jù)另一個實施方案的電泳顯示器件的側(cè)視圖，其中顯示介質(zhì)被包封在單獨微膠囊中。
圖4舉例說明根據(jù)在關(guān)閉位置的另一個實施方案的電泳顯示器件的側(cè)視圖，其中顯示介質(zhì)包括吸引磁粒子的磁力，而圖5說明在開啟位置的相同電泳顯示器件。
具體實施例方式
首先詳細說明其中可以包括顯示介質(zhì)的電泳顯示器件。然而，在此所述的電泳顯示介質(zhì)的用途不必須限于這些最優(yōu)選的實施方案，可以無限制地使用電泳顯示器件的任何其它合適設計。除在此描述的那些以外可以提及的電泳顯示器件包括例如美國專利6,788,449，該文獻在此全文引入作為參考。
如圖1所示，電泳顯示器件的第一實施方案包括彼此相對布置的兩個導電膜襯底10和20，電泳層40位于其間。在此實施方案中，電泳層40由隔片層構(gòu)成，該隔片層限定多個包含顯示介質(zhì)的單獨儲箱。
作為電泳顯示器件的導電膜襯底，可以無限制地使用任何合適的材料，例如包括目前本領(lǐng)域已知和使用的材料。至少一個導電膜襯底，特別是至少必須通過其觀察由器件形成的圖像的頂部導電膜襯底，應當是透明的以實現(xiàn)這樣的觀察。如需要，兩個襯底都可以是透明的。當然，底部或背面襯底不必是透明的，并且可反而是例如光反射或光吸收材料。作為可以使用的合適材料，可以提及導電塑料膜，例如由氧化銦錫(ITO)涂覆的塑料膜如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、導電玻璃膜如ITO涂覆的玻璃和導電薄金屬。對于透明性，優(yōu)選ITO涂覆的塑料和玻璃膜。
優(yōu)選，在其間夾入隔片層的襯底的長度和寬度對應于電泳顯示器件的總長度和寬度。襯底因此優(yōu)選是在顯示器件的適當單獨儲箱上不分離的連續(xù)的單一膜。優(yōu)選將襯底制得盡可能薄同時仍保持適當?shù)膶щ娦阅芎徒Y(jié)構(gòu)完整性。例如，襯底的高度(即厚度)應當為約20微米-約100微米。
在導電膜襯底之間包含多個單獨儲箱(30、31、32)，每個由以下更完全描述的顯示介質(zhì)填充。每個單獨儲箱限定顯示器件中電泳顯示介質(zhì)的一個容器和/或槽。
隔片40保持單獨儲箱彼此分開?？梢允褂萌魏魏线m的隔片設計。例如，隔片可以是美國專利公開2003-0132925A1中描述的類型，該文獻在此全文引入作為參考。如其中所述，單獨儲箱的寬度和/或直徑優(yōu)選是例如約5微米-約400微米。也如其中所述，隔片可以由多于一個層/片組成，例如當將其中含有不同顏色顯示介質(zhì)的袋片堆疊在一起時。顯然地，要在儲箱中使用的顯示介質(zhì)必須包含尺寸小于儲箱寬度/直徑的粒子以起作用。分隔多個儲箱的隔片固體部分，即在隔片層單獨儲箱之間的分隔部分應當優(yōu)選盡可能薄。優(yōu)選的分隔部分厚度為例如約10微米-約100微米，更優(yōu)選約15-約50微米。
如需要，顯示器件可具有任何合適的總體長度和寬度。電泳顯示器件也可以具有任何所需的高度，盡管約30-約400微米的總高度在器件的尺寸和容易使用方面是優(yōu)選的。
在形成電泳顯示器件時，隔片的儲箱或袋由顯示介質(zhì)填充并且隔片層連接到第一或底部導電膜襯底。儲箱的填充和隔片到襯底的連接可以采用任何合適的順序進行。隔片層到第一導電膜襯底的連接可以由任何合適的方法進行。為方便可以使用粘合劑。一旦儲箱由顯示介質(zhì)填充并且隔片被連接到第一導電膜襯底，則連接必須是透明的第二或頂部導電膜襯底以密封儲箱。再次，第二導電膜襯底的此連接也可以由任何合適的方式進行，包括采用粘合劑的膠接。如需要可以在隔片層和導電襯底之間包括另外的層，而沒有限制。
合適電泳顯示器件的第二實施方案舉例說明于圖3。如圖3所示，電泳顯示器件也包括彼此相對布置的兩個導電膜襯底10和20。然而，在此實施方案中，在襯底之間的電泳層由在其中包封有電泳顯示介質(zhì)的多個微膠囊(每個標記45)組成。微膠囊保持在合適的基體材料中。采用微膠囊的相似電泳顯示器件描述于美國專利6,017,584，該文獻在此全文引入作為參考。優(yōu)選，將微膠囊制成尺寸(直徑)在以上對于儲箱寬度/直徑討論的范圍內(nèi)。
在此實施方案中，首先制備微膠囊。然后將微膠囊膠接到器件的一個導電膜襯底上。
為制備此實施方案的微膠囊，可以使用任何合適的包封方法。包封方法可包括常規(guī)的凝聚、界面聚合、原位聚合、電解分散和冷卻或噴霧干燥方法。微膠囊也可以通過采用異氰酸酯-多元醇、脲-甲醛-間苯二酚、蜜胺-甲醛樹脂或羥丙基纖維素成壁材料的方法制備。
優(yōu)選的微膠囊可具有在核固體和/或液體包封劑周圍的多層壁。這些可以由如下方式制備例如首先由界面聚合反應形成薄壁，和隨后由原位聚合反應或由凝聚工藝形成第二更厚的壁。微膠囊的第一壁可以典型地由聚脲、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、環(huán)氧-胺縮合物和硅氧烷構(gòu)成。微膠囊的第二壁可以典型地由蜜胺-甲醛、脲-甲醛、間苯二酚-甲醛、苯酚-甲醛、明膠-甲醛的縮合物、或兩種帶相反電荷聚合物的共聚體絡合物如明膠/阿拉伯膠和聚(苯乙烯磺酸)/明膠構(gòu)成。
半連續(xù)微乳液聚合工藝也可用于包封電泳顯示介質(zhì)。
根據(jù)以上方法包封電泳顯示介質(zhì)的益處在于可以通過對工藝的控制而將微膠囊制成如圖3所示的球形或球形以外的其它形狀。不同的形狀可允許微膠囊的更好填裝密度和更好的顯示質(zhì)量。
一旦產(chǎn)生，然后將微膠囊粘合到器件的一個導電膜襯底上，例如使用任何合適的粘結(jié)劑如粘合劑或聚合物基體材料，該粘結(jié)劑或者在襯底上涂覆微膠囊之前與微膠囊混合，在其上放置微膠囊之前涂覆到襯底上，或者在襯底上放置之后涂覆到微膠囊上。微膠囊優(yōu)選采用鄰近、并排關(guān)系并優(yōu)選以單層(即優(yōu)選不堆疊微膠囊)在兩個導電膜襯底之間布置。然而，可以無限制地使用多于一個微膠囊層。
下面將描述用于電泳顯示器件的電泳顯示介質(zhì)。
電泳顯示介質(zhì)由在介質(zhì)中分散的至少一個有色粒子組構(gòu)成，其中當將介質(zhì)加熱到高溫，例如至少約35℃時粒子可移動，但當介質(zhì)在環(huán)境溫度下時基本固定在介質(zhì)中。介質(zhì)優(yōu)選由至少一種液體和熔點溫度為至少約35℃的熱可逆膠凝劑組成。
在一個實施方案中，電泳顯示介質(zhì)包括在由液體和熱可逆膠凝劑組成的有色介質(zhì)中分散的一個粒子組，粒子顯示與介質(zhì)顏色不同的對比顏色。有色介質(zhì)可優(yōu)選包括具有不同密度的兩種不混溶液體的液體體系，使得密度小于其它不混溶液體的不混溶液體位于其它不混溶液體的頂部上，并且粒子組的密度優(yōu)選在兩種不混溶液體的密度之間使得粒子位于兩種不混溶液體之間的界面處，如以下更詳細解釋的那樣。
液體體系可以由其中任何合適的著色劑著色，例如通過在其中包括任何合適的染料和/或可分散顏料。
在第二實施方案中，電泳顯示介質(zhì)包括在介質(zhì)中分散的兩個粒子組，該介質(zhì)由透明液體體系(盡管它也可用于著色/染色液體體系)和熱可逆膠凝劑組成，兩個粒子組顯示彼此不同，優(yōu)選對比的顏色和不同的充電或磁性能。
顯示介質(zhì)液體體系的液體材料可以由單一流體構(gòu)成，或可以由兩種或多種流體的混合物構(gòu)成，該流體混合物可以彼此混溶或不混溶，如下所述。液體體系優(yōu)選包含約50-約95wt％液體體系和約5-約50wt％粒子組，單獨的粒子組優(yōu)選每個以大約相等的數(shù)量包含在顯示介質(zhì)中。液體體系的液體和其中的粒子組優(yōu)選具有匹配的密度，即這些材料的密度在彼此的約10％以內(nèi)。
顯示介質(zhì)的液體體系可以由任何合適的液體構(gòu)成，例如包括對于顯示介質(zhì)領(lǐng)域已知的液體。優(yōu)選，液體是清亮或透明的并且自身不顯示任何顏料，盡管再次如以上所討論的那樣不禁止這樣的情況。液體的選擇可基于對化學品惰性、對要在其中懸浮的粒子的密度匹配和/或與粒子的化學相容性的關(guān)注。當將介質(zhì)加熱到高溫時，流體的粘度應當相對低以允許粒子在其中移動，例如在電場的影響下。流體優(yōu)選是介電的和基本沒有離子。流體優(yōu)選對有色粒子和微膠囊/儲箱壁具有最小溶劑作用，和具有約等于有色粒子的比重。
作為液體體系，可以提及疏水性有機溶劑、疏水性有機或聚合物液體、或其混合物。有機溶劑，如鹵代有機溶劑、飽和線性或支化烴、硅油、和低分子量含鹵素的聚合物是幾種合適類型的液體。有用的有機溶劑和聚合物包括但不限于環(huán)氧化物，例如癸烷環(huán)氧化物和十二烷環(huán)氧化物；乙烯基醚，例如環(huán)己基乙烯基醚；和芳族烴，例如甲苯和萘。有用的鹵代有機溶劑包括但不限于四氟二溴乙烯、四氯乙烯、三氟氯乙烯、1，2，4-三氯苯和四氯化碳。這些材料具有高密度。有用的烴包括但不限于癸烷、十二烷、十四烷、二甲苯、己烷、環(huán)己烷、苯、ISOPAR系列的脂族烴(Exxon)、NORPAR(一系列來自Exxon的正構(gòu)鏈烷烴液體)、SHELL-SOL(Shell)、和SOL-TROL(Shell)、石腦油、和其它石油溶劑。這些材料通常具有低密度。硅油的有用例子包括但不限于八甲基環(huán)硅氧烷和更高分子量環(huán)狀硅氧烷、聚(甲基苯基硅氧烷)、六甲基二硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。這些材料通常具有低密度。有用的低分子量含鹵素的聚合物包括但不限于聚(氯三氟乙烯)聚合物或Dupont的KRYTOX。
在另外的實施方案中，顯示介質(zhì)的液體體系可以由兩種不混溶液體構(gòu)成?？梢允褂镁哂胁煌芏群捅舜瞬换烊艿膬煞N流體得到此雙層液體體系。3M的氟醚和Exxon的ISOPARM是合適的組合。氟醚密度較大，位于底部，而ISOPAR密度較小，位于頂部。顯示介質(zhì)的粒子的密度應當在兩種不混溶液體的密度之間使得它們位于兩個層之間的界面處以產(chǎn)生所需的懸浮液。
使用兩種不混溶液體有幾個優(yōu)點。首先，粒子所處的位置在兩種不混溶液體的界面(最優(yōu)選靠近儲箱或微膠囊的中間部分)而不是在其中包含顯示液體的儲箱或微膠囊的底部。這最小化粒子與儲箱或微膠囊(如包封殼1)之間的粘附性。其次，由于粒子僅需要經(jīng)過一部分儲箱或微膠囊的距離，如一半距離，所以開關(guān)時間變得更快。第三，與處于底部的粒子相比位于界面的粒子更容易掙脫。這可增加粒子穩(wěn)定性和產(chǎn)物壽命。
顯示介質(zhì)也包括至少一種熱可逆膠凝劑。膠凝劑起在環(huán)境溫度下定影其中形成的圖像的作用。為此，膠凝劑在這樣的溫度下形成凝膠狀態(tài)，由此形成凝膠，如半固體到固體狀態(tài)。顯示介質(zhì)的圖像方面，即包括粒子和/或液體體系的組分的著色在形成的凝膠中由膠凝劑臨時固定。凝膠狀態(tài)優(yōu)選在高達至少約25℃，優(yōu)選高達至少約40℃的溫度下形成和保持。如果可以預期顯示器件經(jīng)歷更高的溫度并且還要求保持其中形成的圖像，則可以選擇使用具有更高凝膠點溫度的膠凝劑。例如，可以選擇在更高溫度，例如高達約45℃、約50℃或甚至更高溫度下保持凝膠狀態(tài)的膠凝劑。
膠凝劑是熱可逆的，因為在加熱到和高于熔點時，膠凝劑熔融/轉(zhuǎn)化成更流體/液體狀態(tài)，并且在凝膠和非凝膠狀態(tài)之間的這種轉(zhuǎn)化可以不斷地重復。在加熱到約膠凝劑的熔點或以上時，膠凝劑熔融/轉(zhuǎn)化成非凝膠狀態(tài)，與凝膠狀態(tài)相比該狀態(tài)具有顯著降低的粘度。在此狀態(tài)中，顯示介質(zhì)的圖像組分可以在顯示介質(zhì)中自由移動。因此，為在顯示器件中形成圖像，將器件加熱到膠凝劑具有降低粘度的溫度，允許圖像，即顯示介質(zhì)的著色方面在介質(zhì)中移動。例如，將顯示介質(zhì)優(yōu)選加熱到至少約膠凝劑熔點的溫度。在優(yōu)選的實施方案中，圖像可以在顯示介質(zhì)中在至少約35℃，優(yōu)選約35℃-約100℃，更優(yōu)選約45℃-約70℃的高溫下形成，盡管也可以合適地使用這些范圍以外的溫度。
作為熱可逆膠凝劑，熔點和凝膠點在上述范圍內(nèi)的任何膠凝劑，當單獨或結(jié)合使用時，可以無限制地使用。作為例示的膠凝劑，可以提及用于烴有機溶劑和疏水性有機或聚合物液體的膠凝劑。膠凝劑優(yōu)選能夠在升溫時溶于疏水性有機或聚合物液體和在冷卻到凝膠狀態(tài)時能夠形成基本透明的凝膠。膠凝劑的熔點依賴于溶劑的極性和膠凝劑的濃度。在優(yōu)選的實施方案中，膠凝劑的熔點為約45℃-約70℃，膠凝點為約20℃-約40℃。
不限制可以使用的膠凝劑?？梢院线m地使用具有上述性能的任何膠凝劑。因此，可以在此使用很多種膠凝劑。例如，膠凝劑如所述的那些如典型地用于相變油墨組合物的任何膠凝劑也可以使用。
膠凝劑的非限制性例子包括反式-4-叔丁基-1-苯基-環(huán)己醇、4-叔丁基-1-氟化芳基環(huán)己醇衍生物、和衍生自巴比土酸和蜜胺衍生物的超分子帶。
膠凝劑可以以任何合適的數(shù)量包括在顯示介質(zhì)中。在優(yōu)選的實施方案中，膠凝劑包括約0.1％-約10wt％顯示介質(zhì)，優(yōu)選約0.1％-約5wt％顯示介質(zhì)，最優(yōu)選約0.5％-約3wt％顯示介質(zhì)。
顯示介質(zhì)也可包含任選的添加劑如表面改性劑以改進粒子的表面能或電荷。如需要或必須，電荷控制劑、電荷導引劑、分散劑和表面活性劑也可以加入到顯示介質(zhì)中以改進體系的性能。
以下描述在介質(zhì)中分散的粒子組。
在兩個不同顏色粒子組用于顯示介質(zhì)的情況下，每個組的粒子具有不同的顏色，例如大多數(shù)典型地為黑色和白色。粒子組應當優(yōu)選具有對比顏色，例如一個組應當是淡色如白色而其它粒子組應當是暗色，例如黑色。同樣，每個有色粒子組具有至少一種不同的電泳性能。這意味著不同的有色粒子組必須具有不同的性能，該性能使不同的粒子能夠單獨調(diào)節(jié)，例如通過電場、磁場等，使得不同的粒子組對調(diào)節(jié)響應不同并且因此包含顯示器件的顯示液體的儲箱或微膠囊可顯示所需有色粒子組的顏色。
例如，有色粒子組優(yōu)選具有不同的電荷性能，例如一個有色粒子組帶電而第二有色粒子組不帶電或帶與第一有色粒子組相反的電荷。圖1和2舉例說明其中第一白色粒子組不帶電而第二黑色粒子組帶電的實施方案。由于白色粒子在介質(zhì)中不帶電，當介質(zhì)在高溫(在該溫度下粒子另外可在介質(zhì)中移動)下時這些粒子在施加介電下不移動，而在場下使有色粒子移動。圖1顯示當不施加電場和介質(zhì)允許遷移時，有色(黑色)粒子在儲箱內(nèi)部散射和因此從頂表面看到的顏色是白色。圖2顯示當施加電場和介質(zhì)允許遷移時，有色(黑色)粒子移動到頂表面，和因此顯現(xiàn)黑色圖像?？梢栽陲@示器件中通過使用以上討論的膠凝劑的凝膠狀態(tài)定影此圖像。
在操作電泳顯示器件時，當器件在高溫下時將電場施加到器件的儲箱或微膠囊，該電場可以是AC或DC的，但優(yōu)選是AC的，使得介質(zhì)的著色方面可移動，以在要顯示的儲箱或微膠囊中移動所需粒子組。粒子優(yōu)選在約0.1-約1伏每微米間隙的電場下顯影。例如，如以上關(guān)于圖1和2所述(其中第一白色粒子組不帶電和第二黑色粒子組帶電)，由于白色粒子在液體體系中不帶電，所以它們在電場下不移動，而有色粒子在場下移動。圖1顯示在不施加電場時，即場位于關(guān)閉位置時，有色(黑色)粒子在儲箱內(nèi)部散射和因此從頂表面看到的顏色是白色。圖2顯示當施加電場，即處于開啟位置時，有色(黑色)粒子移動到頂表面，和因此顯現(xiàn)彩色圖像。如果粒子組具有相反的電荷，則關(guān)閉位置可能意味著施加負電場，和因此是白色粒子的顯示，而開啟位置可以是施加正電場，和因此是黑色粒子的顯示。由于施加或不施加的電場，這些實施方案中的粒子在液體體系中通過產(chǎn)生的靜電力移動。
在顯示器件中，每個單獨儲箱或微膠囊優(yōu)選是可單獨尋址的，盡管這樣不是必須的。因此，電極的尺寸可以與容器的尺寸相同，能夠?qū)崿F(xiàn)對每個容器的單獨控制。采用此方式，可以單獨控制每個儲箱的電場。同樣，電極的尺寸可以與容器的尺寸不同，由此在電極大于容器的情況下能夠由單一電極控制多于一個容器或在電極小于容器尺寸的情況下，由電極僅能夠控制一部分容器(啟動和關(guān)閉)。即，電極的圖案不需要與儲箱相適應。上述情況可以通過例如在底部導電膜襯底上形成導電途徑的適當圖案而進行。電極形成圖案的例子可見例如美國專利3,668,106。
作為粒子組的粒子，可以使用能夠著色和帶電的任何粒子。優(yōu)選，由任何合適方法制備的調(diào)色劑粒子用作有色粒子組的至少一種色料。帶電的載體粒子也可以用作有色粒子組之一。粒子可以是中空的或?qū)嵭牡?。盡管粒子可具有任何合適的尺寸，但粒子優(yōu)選具有小尺寸，例如約1-約35微米，更優(yōu)選約1-約15微米。粒子可以由電荷控制劑改性以設定粒子的帶電性能到所需的程度。顯示介質(zhì)的一個或多個粒子組也可以包封在金屬氧化物殼中，優(yōu)選在施加外場下具有電泳遷移能力的二氧化鈦殼或二氧化硅殼中。
在另外的實施方案中，在性質(zhì)上是非磁性的任何上述粒子材料可以與磁性粒子，如磁性著色或調(diào)色劑粒子結(jié)合使用。該構(gòu)思是制備包含具有相反電荷和可見對比顏色的兩個類型有色粒子(一個磁性和一個非磁性)的液體。最優(yōu)選，磁性粒子是暗色的，如黑色。
圖4(關(guān)閉位置)和圖5(開啟位置)舉例說明例示電泳顯示器件的側(cè)視圖，其中顯示介質(zhì)包括吸引磁性粒子的磁力。如所示，該器件相似于圖1和2的器件，但在顯示器以下包括磁性材料的另外層，例如磁性塑料膜60，以產(chǎn)生磁力。
當電場在關(guān)閉位置和介質(zhì)允許遷移時(如在高溫下)，磁力的施加可有助于吸引黑色磁性粒子到底表面，它提供對于顯示介質(zhì)的白色粒子更好的隱藏力。在此實施方案中，開關(guān)不僅僅可以涉及施加電場，而且涉及施加磁力，當介質(zhì)允許這樣的遷移時，該磁力與電場結(jié)合起作用在儲箱或微膠囊中在所需方向移動所需粒子組。施加到黑色磁性粒子的磁力可以為例如約50高斯-約600高斯。磁力可以例如使用薄磁性片施加，該薄磁性片的厚度為約0.1mm-約4mm并且由磁粉如鐵氧體粒子和熱塑性樹脂如硅橡膠組成。當電場超過磁力時，黑色磁性粒子隨電場移動。當電場小于磁力時，黑色磁性粒子向回移動。一旦形成，可以通過使用以上討論的膠凝劑的凝膠狀態(tài)在顯示器件中定影圖像。
在實施方案中，圖像由如下方式產(chǎn)生使優(yōu)選薄片形式的顯示器件通過圖像顯影單元，其中溫度大于膠凝劑的熔點。顯影單元施加必須的場以在顯示器件中顯影所需的圖像。然后可以冷卻顯示器件到凝膠狀態(tài)形成的溫度，例如環(huán)境溫度，由此在顯示器件中定影圖像。圖像在顯示器件中保持穩(wěn)定直到凝膠再次熔融。
如下實施例舉例說明例示顯示介質(zhì)和包含顯示介質(zhì)的微膠囊的制備。
向500ml Morton反應燒瓶中加入10克豬的300粉霜(bloom)和200ml冷蒸餾水，并將該混合物在60℃水浴中攪拌約一個半小時。加入20克1wt％聚磷酸鈉并將混合物的pH采用稀乙酸調(diào)節(jié)到約4.0-4.5以誘導凝聚層形成。在形成凝聚層之后，加入在ISOPAR M中的藍色和白色電泳粒子的混合物(約5wt％)與1wt％膠凝劑(反式-叔丁基-1-苯基-環(huán)己醇)。將混合物在約30℃-60℃下攪拌約4小時，并形成在其中包封有顯示介質(zhì)的微膠囊。通過與戊二醛和脲-甲醛反應交聯(lián)微膠囊壁。然后通過冷凍干燥將微膠囊干燥。
權(quán)利要求
1.一種用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，包括液體體系，至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中液體體系包括疏水性有機溶劑、疏水性有機或聚合物液體或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中至少一種膠凝劑是反式-4-叔丁基-1-苯基-環(huán)己醇、4-叔丁基-1-氟化芳基環(huán)己醇衍生物或衍生自巴比土酸和蜜胺衍生物的超分子帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中至少一個粒子組包括至少兩個粒子組，至少兩個粒子組顯示彼此不同的對比顏色和不同的帶電或磁性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中液體體系是透明的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中液體體系包括具有不同密度的兩種不混溶液體，使得第一不混溶液體的密度小于位于第一不混溶液體頂部上的第二不混溶液體的密度，和其中至少一個粒子組的密度在兩種不混溶液體的密度之間，使得粒子位于兩種不混溶液體之間的界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中至少一個粒子組在有色液體體系中分散，至少一個粒子組顯示與液體體系顏色不同的顏色。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)，其中顯示介質(zhì)包封在微膠囊中。
9.一種電泳顯示器件，包括位于兩個導電膜襯底之間的電泳顯示層，至少一個襯底是透明的，其中電泳顯示層在其中包括多個包含顯示介質(zhì)的單獨單元，其中顯示介質(zhì)包括液體體系至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組。
10.一種在電泳顯示器件中形成圖像的方法，該顯示器件包括位于兩個導電膜襯底之間的電泳顯示層，至少一個襯底是透明的，其中電泳顯示層在其中包括多個包含顯示介質(zhì)的單獨單元，其中顯示介質(zhì)包括液體體系、至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組，該方法包括加熱顯示器件到約或高于至少一種熱可逆膠凝劑熔點的溫度，隨后通過選擇性地施加適當?shù)膱龅剿x擇的多個單獨單元而在顯示器件中形成圖像，和隨后冷卻顯示器件到約或低于至少一種熱可逆膠凝劑凝膠點的溫度以在凝膠狀態(tài)定影圖像。
全文摘要
用于電泳顯示器件的顯示介質(zhì)包括液體體系、至少一種熱可逆膠凝劑和顯示顏色的至少一個粒子組。膠凝劑的包括使得在約或高于膠凝劑熔點的高溫下在顯示器件中形成的圖像在凝膠狀態(tài)，如在約或低于膠凝劑凝膠點的溫度下定影。圖像因此具有穩(wěn)定性，甚至在施加的電泳場不存在下。
文檔編號G02F1/167GK1892396SQ200610095688
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者P·劉, N·-X·胡, N·喬普拉, M·C·譚, P·M·卡茲邁爾 申請人:施樂公司