TWI635345B - 用於電泳顯示器之密封組成物 - Google Patents

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Abstract

一種用於電泳顯示器及其例如前板疊層(front plane laminate)部分之製造的多羥基密封調配物。當在密封層中(或在黏著層中)包括所揭示的多羥基化合物時，該層具有改良的潤濕性質，此允許該層在捲繞式製造方法中有更一致的施用。額外的是，該多羥基化合物可漂移進電泳介質中，於此其改良對比度及減低鬼影。

Description

用於電泳顯示器之密封組成物 相關申請案
本申請案主張2016年1月17日提出的美國臨時專利申請案案號62/279,823之優先權，其全文以參考之方式併入本文。
本發明係關於一種用於密封電泳顯示器之多羥組成物。
本發明係關於一種使用來製造電泳顯示器及其例如前板疊層部分的密封調配物。當在使用於密封層或黏著層之密封調配物中包含所揭示的多羥界面活性劑時，該層具有改良的潤濕性質。該改良的潤濕性質允許該密封層或膠囊化電泳介質層有更一致地施用。
粒子基底之電泳顯示器係熱切研究及發展的目標已行之有年。在此等顯示器中，複數個帶電粒子(有時指為顏料粒子)會於電場影響下移動通過一流體。該電場典型由導電膜或諸如場效電晶體的電晶體提供。當與液晶顯示器比較時，電泳顯示器具有好的亮度及對比、寬視角、雙穩定狀態及低電力消耗。但是，此等電泳顯 示器具有比LCD顯示器慢的切換速度，且電泳顯示器典型太慢而無法顯示即時視訊。額外的是，電泳顯示器在低溫下可因流體黏度限制電泳粒子移動而遲滯。雖然有這些缺點，但仍可於日常商品中找到電泳顯示器，諸如電子書(電子閱讀器(e-readers))、行動電話及行動電話機殼、智慧卡、招牌、手錶、貨架標籤(shelf labels)及隨身碟(flash drives)。
電泳型影像顯示器(EPID)典型包含一對間隔開的板狀電極。該等電極板有至少一片典型在視野側係透明的。由其中分散有帶電顏料粒子的介電質溶劑構成之電泳流體被包圍在該二片電極板間。該電泳流體可具有一種型式已分散在具有對比顏色的溶劑或溶劑混合物中之帶電顏料粒子。於此情況中，當在二片電極板間強加電壓差時，該顏料粒子會被吸引而漂移至與該顏料粒子具相反極性的板。因此，在該透明板處顯示出的顏色可係溶劑的顏色或顏料粒子的顏色。逆轉該板之極性將造成該等粒子漂移至相反的板，因此逆轉該顏色。該電泳流體可任擇地具有二種型式具對比顏色且攜帶相反電荷的顏料粒子，及該二種型式之顏料粒子係分散在透明溶劑或溶劑混合物中。於此情況中，當在一顯示液槽的二片電極板間強加電壓差時，二種型式之顏料粒子將移動至相反端(頂部或底部)。因此，將在該顯示液槽的視野側看見該二種型式之顏料粒子的一種顏色。
許多商業電泳介質基本上僅顯示出二種顏色且在黑白極端間具有已知為”灰階”之梯度。此電泳介質 可使用單一型式具有第一顏色且在具有第二、不同顏色的呈色流體中之電泳粒子(於此情況中，當該粒子係位於與該顯示器之視野面毗連時，其將顯示出該第一顏色；及當該粒子係與該視野面分隔開時，其將顯示出該第二顏色)；或在未呈色流體中使用第一及第二型式具有不同的第一及第二顏色之電泳粒子。在後者情況中，當該第一型式粒子係位於與該顯示器之視野面毗連時，其將顯示出該第一顏色；及當該第二型式粒子係位於與視野面毗連時，其將顯示出該第二顏色。典型來說，該二種顏色係黑色及白色。
若想要全彩顯示器時，可在單色(黑色及白色)顯示器的視野面上沈積一彩色濾波陣列。具有彩色濾波陣列的顯示器憑藉著區域共用及混色來產生色刺激。該可獲得的顯示區域係在諸如紅色/綠色/藍色(RGB)或紅色/綠色/藍色/白色(RGBW)之三或四種原色間進行共用，及該濾波器可呈一維(條紋)或二維(2x2)重覆圖案安排。亦在技藝中知曉其它原色選擇或多於三種原色。選擇足夠小的三個(在RGB顯示器之情況中)或四個(在RGBW顯示器之情況中)子像素，以便它們能在意欲的視距處視覺地摻合在一起而成為具有一致色刺激(”混色”)之單一像素。區域共用的固有缺點為該等著色劑總是存在，及僅可藉由將下面單色顯示器的相應像素切換成白色或黑色來調整顏色(將相應原色切換成開或關)。例如，在理想的RGBW顯示器中，紅色、綠色、藍色及白色原色各者佔據該顯示區域的四分之一(四個子像素裏 的一個)，而白色子像素係與下面單色顯示器白色一樣明亮，及每個呈色子像素的亮度不會大於該單色顯示器白色的三分之一。由該顯示器所顯示出的白色亮度整體無法大於該白色子像素亮度的一半(該顯示器之白色區域係藉由顯示出每四個子像素裏的一個白色子像素加上等於該白色子像素的三分之一而呈其顏色形式的每個呈色子像素而產生，如此該三個結合的呈色子像素之貢獻不超過一個白色子像素)。顏色的亮度及飽和度會因與切換成黑色之顏色像素進行區域共用而降低。當混合黃色時，該區域共用特別有問題，因為其比相等亮度的任何其它顏色亮且飽和黃色幾乎與白色一樣明亮。藍色像素(顯示區域的四分之一)切換成黑色時會使得黃色太暗。
雖然表面上簡單，但電泳介質及電泳裝置顯示出複雜行為。例如，已經發現簡單的”開/關”電壓脈衝不足以在電子閱讀器中達成高品質的文字。而是在狀態間需要複雜的”波形”來驅動粒子及保證新顯示出的文字不保留先前文字之記憶，即，”鬼影”。參見例如美國專利申請案案號20150213765。與電場的複雜性複合，該內相，即，粒子(顏料)與流體之混合物可由於在施加電場後，於帶電物種與週圍環境(諸如，囊封介質)間之交互作用而具有出乎意料的行為。額外的是，此出乎意料的行為可產生自在流體、顏料或囊封介質中的雜質。此外，難以預測電泳顯示器將如何因應該內相組成物的變化。
本發明係關於一種使用來製造電泳顯示器之改良的密封組成物。典型來說，電泳顯示器包括至少一個透光電極、一包含帶電粒子的電泳介質及一密封層。該密封層包括一包含多羥界面活性劑的密封組成物。該密封組成物選擇性包括一導電充填劑，諸如碳黑、石墨、石墨烯(graphene)、金屬細絲、金屬粒子或碳奈米管。該多羥界面活性劑亦可分散在電泳介質中，以便助長至少一部分的界面活性劑從密封層漂移至電泳介質。在某些例子中，該密封組成物係存在於例如被囊封在複數個蛋白質凝聚體膠囊內的電泳介質之電泳介質囊封部分間的黏著劑中。
在某些具體實例中，該多羥界面活性劑係例如式I的多羥基乙炔部分：
其中R2、R3、R4、R5、R6及R7各自獨立地係H；C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基；-OH、-(OCH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH或-(OCH2CHCH3)pOH，其中m、n及p係1至30的整數；及其中R2、R3、R4、R5、R6及R7之至少二個係以-OH結尾。在某些具體實例中，R2與R3係-CH3，及R4與R5各自獨立地係H、或C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基。特別是，R6 與R7可係-OH、-OCH2OH或-(OCH2CHCH3)2OH，及R4與R5可係-CH2CH(CH3)2或-CH2CH2CH(CH3)2。在某些例子中，所列出的特定R6及R7部分係與所列出的特定R4及R5部分進行組合。在某些例子中，該多羥基乙炔部分係2,4,7,9-四甲基癸炔-4,7-二醇；1,4-二甲基-1,4-雙(2-甲基丙基)-2-丁炔-1,4-二基醚；或2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物。
在其它具體實例中，該多羥界面活性劑係式II：
其中R2、R4及R6各自獨立地係H；C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基；-OH、-(OCH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH或-(OCH2CHCH3)pOH，其中m、n及p係1至30的整數；及其中R2、R4及R6之至少一個係以-OH結尾。在某些具體實例中，R2係-CH3，及R4係C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基。特別是，R6可係-OH、-OCH2OH或-(OCH2CHCH3)2OH，及R4可係-CH2CH(CH3)2或-CH2CH2CH(CH3)2。在某些例子中，所列出的特定R6部分係與特定的R4部分進行組合。在某些例子中，該多羥基乙炔部分係3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
在其它具體實例中，該多羥界面活性劑係式III：
其中R1、R2、R3及R4各自獨立地選自於-OH、-(CH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH、-(OCH2CHCH3)qOH、-OCOR5、-(CH2)rOCOR5、-(OCH2CH2)tOCOR5及-(OCH2CHCH3)uOCOR5，其中每個R5各自獨立地係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷，及其中m、n、q、r、t及u各自獨立地係1至30的整數，及其中R1、R2、R3或R4之至少一個係-OCOR5、-(CH2)rOCOR5、-(OCH2CH2)tOCOR5或-(OCH2CHCH3)uOCOR5。在某些例子中，該式III的多羥界面活性劑包括R1、R2與R3係-OH、R4係-OCOR5及R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷；或R1與R2係-OH及R3與R4各自獨立地係-OCOR5，其中每個R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。在某些例子中，R5係C17H35或C17F35。
在其它態樣中，本發明提供一種用於電泳顯示器的密封組成物。該電泳顯示器包括一透光電極、一包含帶電粒子的電泳介質及一包含該密封組成物的密封層。該密封組成物包括式IV之多羥界面活性劑：
其中a、b、c及d各自獨立地係0-20的整數，其中a、b、c及d之至少一個係1或較大，及其中R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。在某些具體實例中，R5係C10-C20未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。R5可係飽和或不飽和，R5可係C17H35或C17F35，即，R5可係硬脂酸酯。在式IV的某些具體實例中，a、c及d係1，同時b選擇性係2。
在其它態樣中，本發明提供一種用於電泳顯示器的密封組成物。該電泳顯示器包括一透光電極、一包含帶電粒子的電泳介質及一包含密封組成物的密封層。該密封組成物包括式V之多羥界面活性劑：
其中a、b、c及d各自獨立地係0-20的整數，其中a、b、c及d之至少一個係1或較大，及其中R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。在某些具體實例中，R5係C10-C20未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。R5可係飽和或不飽和，R5可係C17H35或C17F35，即，R5可係硬脂酸酯。在式IV的某些具體實例中，a及c係1，同時b及d選擇性係2。
在另一個態樣中，本發明提供一種用以增加電泳顯示器在第一光學狀態與第二光學狀態間之對比的方法。該電泳顯示器包括一透光電極、一包含帶電粒子的電泳介質及一密封層。該方法包括將一多羥界面活性劑加入該密封層。在某些具體實例中，該電泳介質不包含多羥界面活性劑。在某些具體實例中，該電泳介質被囊封例如在微液槽或蛋白質凝聚體中。該微液槽可從一聚合物，例如，熱塑性塑膠；或從一包含二官能基UV可硬化、光起始劑及脫模劑的組成物形成。
在某些例子中，該方法包括以一密封層塗佈該微液槽，然後以該電泳介質裝填該微液槽。在某些例子中，以電泳介質填充該微液槽，然後將該密封層塗佈到該經填充的微液槽上。在某些具體實例中，該多羥界面活性劑係一諸如上述式I或II的多羥基乙炔部分，包括上述式I及II的任何具體實例或物種。在其它具體實例中，該多羥界面活性劑係式III、IV或V之多元醇，包括上述式III、IV或V的任何具體實例或物種。
該用以增加電泳顯示器在第一光學狀態與第二光學狀態間之對比的方法可使用在具有複數個已分散於非極性流體中的帶電粒子之電泳介質中，其中該帶電粒子的顏色係黑色、白色、紅色、綠色、藍色、青綠色、黃色或品紅色。在某些例子中，該非極性流體包括分枝烴之混合物。
在另一個態樣中，本發明包括一種用以黏合膠囊化電泳介質的組成物，其包含一可分散於該電泳介 質中的多羥界面活性劑。該多羥界面活性劑可係上述例如式I-V之任何多羥界面活性劑，包括上述式I-V的任何具體實例或物種。該電泳介質可被囊封在蛋白質凝聚體中，同時該組成物係包含於將該膠囊化電泳介質黏合在一起的黏著劑中。在某些例子中，該組成物額外包括一聚胺基甲酸酯、及/或一乳膠、及/或一導電充填劑。該導電充填劑可包括例如石墨、石墨烯、金屬細絲、金屬粒子或碳奈米管。
10‧‧‧電泳微液槽顯示器
12‧‧‧基材
12a‧‧‧表面
14‧‧‧電泳介質層
16‧‧‧密封層
18‧‧‧黏著層
20‧‧‧導電層
22‧‧‧控制元件層
24‧‧‧微液槽結構
24a‧‧‧包含空間
26‧‧‧流體
28‧‧‧帶電粒子
圖1描出一種電泳顯示器，其中該電泳介質被囊封在微液槽中。
圖2A顯示出一種以包含多羥界面活性劑的電泳介質製造之膠囊化電泳膜。
圖2B顯示出一種以不具有多羥界面活性劑的電泳介質製造之膠囊化電泳膜，其中該多羥界面活性劑係包含在該密封層中。
圖3A顯示出當在該密封組成物(TS-G4D1)中包括多羥基乙炔界面活性劑時，其改良電泳顯示器的白色狀態反射率。在圖3A中，該電泳介質於囊封前不具有任何多羥基乙炔界面活性劑。
圖3B闡明在密封層(TS-G4D1)中併入多羥基乙炔界面活性劑減少白色狀態影像鬼影。
可藉由在電泳顯示器之密封層或黏著層中包含多羥界面活性劑改良電泳顯示器的多種型式之性能。 例如，將該多羥界面活性劑加入密封層可改良電泳顯示器在明(開)與暗(關)狀態間之對比。額外地，該等添加劑減少顯示器已經於影像間切換後殘留影像的發生率及強度，此現象已知為”鬼影”。再者，當在密封層中包括而於電泳介質中不包括該多羥界面活性劑時，該電泳顯示器仍然達成性能改良，此大概因為該多羥界面活性劑從該密封層漂移進該電泳介質中。在某些具體實例中，該多羥界面活性劑係包含在電泳顯示器的微液槽層或黏著層中。
在某些具體實例中，該多羥界面活性劑係例如式I之多羥基乙炔部分：
其中R2、R3、R4、R5、R6及R7各自獨立地係H；C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基；-OH、-(OCH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH或-(OCH2CHCH3)pOH，其中m、n及p係1至30的整數，及其中R2、R3、R4、R5、R6及R7之至少二個係以-OH結尾。在某些例子中，該多羥基乙炔部分係2,4,7,9-四甲基癸炔-4,7-二醇；1,4-二甲基-1,4-雙(2-甲基丙基)-2-丁炔-1,4-二基醚；或2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物。
在其它具體實例中，該多羥界面活性劑係式II：
其中R2、R4及R6各自獨立地係H；C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基；-OH、-(OCH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH或-(OCH2CHCH3)pOH，其中m、n及p係1至30的整數，及其中R2、R4及R6之至少一個係以-OH結尾。在某些例子中，該多羥基乙炔部分係3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
在其它具體實例中，該多羥界面活性劑係式III：
其中R1、R2、R3及R4各自獨立地選自於-OH、-(CH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH、-(OCH2CHCH3)qOH、-OCOR5、-(CH2)rOCOR5、-(OCH2CH2)tOCOR5及-(OCH2CHCH3)uOCOR5，其中每個R5各自獨立地係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷，及m、n、q、r、t及u各自獨立地係1至30的整數，及其中R1、R2、R3或R4之至少一個係-OCOR5、-(CH2)rOCOR5、-(OCH2CH2)tOCOR5或-(OCH2CHCH3)uOCOR5。在某些例子中，該式III的多羥界面活性劑包括R1、R2與R3係-OH， R4係-OCOR5，及R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷；或R1與R2係-OH，及R3與R4各自獨立地係-OCOR5，其中每個R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。在某些例子中，R5係C17H35或C17F35。
在其它態樣中，本發明提供一種用於電泳顯示器的密封組成物。該電泳顯示器包括一透光電極、一包含帶電粒子的電泳介質及一包含密封組成物的密封層。該密封組成物包括式IV之多羥界面活性劑：
其中a、b、c及d各自獨立地係0-20的整數，其中a、b、c及d之至少一個係1或較大，及其中R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。在某些具體實例中，R5係C10-C20未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。R5可係飽和或不飽和，R5可係C17H35或C17F35，即，R5可係硬脂酸酯。在式IV的某些具體實例中，a、c及d係1，同時b選擇性係2。
在其它態樣中，本發明提供一種用於電泳顯示器的密封組成物。該電泳顯示器包括一透光電極、一包含帶電粒子的電泳介質及一包含密封組成物的密封層。該密封組成物包括式V的多羥界面活性劑：
其中a、b、c及d各自獨立地係0-20的整數，其中a、b、c及d之至少一個係1或較大，及其中R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。在某些具體實例中，R5係C10-C20未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。R5可係飽和或不飽和，R5可係C17H35或C17F35，即，R5可係硬脂酸酯。在式IV的某些具體實例中，a及c係1，同時b及d選擇性係2。
如在先前技術中所描述，該電泳介質可被囊封例如在微液槽或蛋白質凝聚體中。該微液槽可如下列描述般，從聚合物經由壓印、熱固或模塑形成。該微液槽可從一熱塑性塑膠或一包含二官能基UV可硬化組分、光起始劑及脫模劑之組成物形成。在更其它具體實例中，該電泳介質可被分散在聚合物中如為小滴。
該密封組成物可從多種合適的聚合物製備，諸如丙烯酸類、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯丁醛、醋酸酯丁酸酯纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、聚胺基甲酸酯類、聚醯胺類、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、環氧化合物、多官能基丙烯酸酯類、乙烯類(vinyls)、乙烯醚類、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、多醣、明膠、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺、熱塑性或熱固性塑 膠及其前驅物。特定實施例可包括下列材料，諸如單官能基丙烯酸酯類、單官能基甲基丙烯酸酯類、多官能基丙烯酸酯類、多官能基甲基丙烯酸酯類、聚乙烯醇、聚丙烯酸、纖維素、明膠或其類似物。亦可將諸如聚合物黏著劑或增稠劑、光起始劑、觸媒、硫化劑、充填劑或著色劑之添加劑加入該密封組成物來改良該顯示器的物理-機械性質及光學性質。該密封組成物亦可包括導電充填劑，諸如石墨、石墨烯、金屬細絲、金屬粒子或碳奈米管。在某些例子中，該密封組成物包括0.01%至7重量%的碳奈米管及0.1%至20重量%的石墨。
對有機基底的顯示器流體來說，該密封材料可係一可溶於水的聚合物，其使用水作為該密封溶劑。合適的可溶於水的聚合物或可溶於水的聚合物前驅物之實施例可包括但不限於聚乙烯醇；聚乙二醇、其與聚丙二醇的共聚物及其衍生物，諸如PEG-PPG-PEG、PPG-PEG、PPG-PEG-PPG；聚(乙烯吡咯啶酮)及其共聚物，諸如聚(乙烯吡咯啶酮)/醋酸乙烯酯(PVP/VA)；多醣類，諸如纖維素及其衍生物、聚(葡萄糖胺)、葡萄聚糖、瓜爾膠及澱粉；明膠、蜜胺-甲醛；聚(丙烯酸)、其鹽形式及其共聚物；聚(甲基丙烯酸)、其鹽形式及其共聚物；聚(馬來酸)、其鹽形式及其共聚物；聚(甲基丙烯酸2-二甲基胺基乙酯)、聚(2-乙基-2-唑啉)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、聚丙烯醯胺、聚伸乙基亞胺、聚甲基丙烯醯胺、聚(苯乙烯磺酸鈉)；以四級銨基團官能化的陽離子聚合物，諸如聚(溴化2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲 基銨)、聚(烯丙胺鹽酸)。該密封材料亦可包括水可分散性聚合物，其使用水作為配製溶劑。合適的聚合物水分散液之實施例可包括聚胺基甲酸酯水分散液及乳膠水分散液。在該水分散液中的合適乳膠包括聚丙烯酸酯；聚醋酸乙烯酯及其共聚物，諸如乙烯醋酸乙烯酯；及聚苯乙烯共聚物，諸如聚苯乙烯丁二烯及聚苯乙烯/丙烯酸酯。
合適於使用在本發明的密封組成物中之多羥界面活性劑包括商業可獲得的多羥界面活性劑和新穎的多羥界面活性劑，諸如在此日期提出之文件案號76614-8470.US00之美國暫時性專利申請案”ADDITIVES FOR ELECTROPHORETIC MEDIA”中所揭示出的那些，及其全文以參考方式併入本文。例如，數個可從Air Products(Allentown，PA)獲得之SURFYNOL界面活性劑家族成員係合適的多羥基化乙炔衍生物。特別是，2,4,7,9-四甲基癸炔-4,7-二醇(SURFYNOL 104；亦係”TDD”)、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇(SURFYNOL 61)、1,4-二甲基-1,4-雙(2-甲基丙基)-2-丁炔-1,4-二基醚(SURFYNOL 2502)係合適於使用在本發明的方法中。其它商業可獲得的界面活性劑包括SURFYNOL家族之其它成員，例如，SURFYNOL 104A、SURFYNOL 104E、SURFYNOL 104DPM、SURFYNOL 104H、SURFYNOL 104BC、SURFYNOL 104PA、SURFYNOL 104PG-50、SURFYNOL 104S、SURFYNOL 420、SURFYNOL 440、SURFYNOL SE-F、SURFYNOL PC、SURFYNOL 82、 SURFYNOL MD-610S、SURFYNOL MD-20及SURFYNOL DF-110D。在其它具體實例中，本發明的方法可使用以CARBOWET(Air Products)之名稱出售的專利多羥基化乙炔衍生物。這些包括CARBOWET GA-210、76、CARBOWET GA-221、CARBOWET GA-211、CARBOWET GA-100及CARBOWET 106。其它合適的多羥基化乙炔界面活性劑包括DYNOL界面活性劑(Air Products)，諸如DYNOL 360(2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物)、DYNOL 604(2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物)及DYNOL 607(2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物)。
除了上述的多羥基化乙炔衍生物外，該電泳介質亦可包括其它多羥界面活性劑家族，諸如可從Sigma-Aldrich獲得的SPANS(脫水山梨糖醇衍生物)，包括SPAN20、SPAN60、SPAN80、SPAN83、SPAN85及SPAN120，及亦可從Sigma-Aldrich獲得的TWEENS(聚乙二醇脫水山梨糖醇衍生物)。
商業可獲得的分枝多羥界面活性劑可包括分枝多元醇，諸如可從Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI)獲得的新戊四醇丙氧酸酯、新戊四醇單硬脂酸酯及相關的多元醇。新穎的多羥界面活性劑可藉由酯化分枝多元醇及脂肪酸進行合成，諸如新戊四醇丙氧酸酯(5/4 PO/OH)及硬脂酸。該脂肪酸可係飽和或不飽和、分枝或未分枝。在某些具體實例中，該脂肪酸係經全氟化或部分氟化。在某些具體實例中，該分枝多元醇將包括聚環氧丙烷或 聚環氧乙烷之寡聚物。可從諸如Sigma-Aldrich之供應商獲得許多合適的多元醇。
可以大於0.01%(重量/重量)固體[界面活性劑/密封層]之濃度將該多羥界面活性劑加入該密封層組成物，即，大於0.1%(重量/重量)，即，大於0.5%(重量/重量)，即，大於1%(重量/重量)，即，大於2%(重量/重量)，即，大於3%(重量/重量)，即，大於5%(重量/重量)。在某些電泳顯示器中，該電泳介質將不包含任何多羥界面活性劑。在其它電泳顯示器中，將在該電泳介質中僅包含小量的多羥界面活性劑，即，少於1%，即，少於0.5%，即，少於0.1%，即，少於0.01%。
本發明之密封組成物可在有機溶劑中與包括經官能化的顏料之電泳介質使用。該介質可被併入顯示器中或併入前板疊層或與背板耦合的倒置型前板疊層(inverted front plane laminates)中來製得顯示器。本發明的電泳介質，即，包含本發明的添加劑，可僅包含黑色及白色顏料，即，使用於黑/白顯示器中。本發明的電泳介質亦可使用在彩色顯示器中，即，包括例如三種、四種、五種、六種、七種或八種不同型式的粒子。例如，該顯示器可建構成包括黑色、白色及紅色，或黑色、白色及黃色粒子。該顯示器可任擇地包括紅色、綠色及藍色粒子，或青綠色、品紅色及黃色粒子，或紅色、綠色、藍色及黃色粒子。
用語”灰色狀態”於本文中係以其在成像技藝中習知的意義使用，其指為像素的二種極端光學狀態之 中間狀態，且不一定意味著在這二種極端狀態間之黑白過渡態。例如，下列指出之數篇E Ink專利及公開的申請案描述出該極端狀態係白色及深藍色的電泳顯示器，此使得該中間灰色狀態將係實際上淡藍色。更確切來說，如已經提到，光學狀態的改變可根本不是顏色改變。於此之後，可使用用語”黑色及白色”來指出顯示器的二種極端光學狀態，及應該了解為其正常包括未嚴格係黑色與白色的極端光學狀態，例如前述提及的白色與暗藍色狀態。
於本文中，用語”雙穩定”及”雙穩定性”係以其在技藝中習知的意義使用，其指為一包含在至少一種光學性質上係不同的第一及第二顯示狀態之顯示單元的顯示器，及如此在已經藉由有限期間的定址脈衝將任何所提供的單元驅動至假設其第一或第二顯示狀態後，於該定址脈衝已終止後，該狀態將持續一段時間，其係改變該顯示單元的狀態所需要之定址脈衝的最小期間之至少數倍，例如，至少四倍。已在美國專利案號7,170,670中顯示出某些有灰階能力之粒子基底的電泳顯示器不僅其極端黑及白色狀態穩定，而且其中間灰色狀態亦穩定且此對某些其它型式的光電顯示器適用。此型式的顯示器合適地稱為多穩定而非雙穩定，然而為了方便起見，於本文中，可使用用語”雙穩定”來涵蓋雙穩定及多穩定顯示器二者。
許多前述提及的專利及申請案公認在經囊封的電泳介質中，可由連續相置換該環繞不連續微膠囊之 壁，因此產生所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中該電泳介質包含複數個不連續電泳流體小滴與一聚合材料的連續相，及其中在此聚合物分散型電泳顯示器內的電泳流體之不連續小滴可視為膠囊或微膠囊，即使並無不連續膠囊薄膜與每個各別小滴相相關；參見例如，美國專利案號6,866,760。此外，對本申請案的目的來說，此聚合物分散型電泳介質視為經囊封的電泳介質之亞型。
相關的電泳顯示器型式係所謂的微液槽型電泳顯示器。在微液槽型電泳顯示器中，該帶電粒子與流體未被囊封於微膠囊內，反而是被保留在典型為聚合物膜的載體介質內所形成之複數個腔中。參見例如，美國專利案號6,672,921及6,788,449，此二篇皆以參考之方式併入本文。
範例性電泳微液槽顯示器係顯示在圖1中。電泳微液槽顯示器10包括至少一基材12及一配置在該基材12的一邊上之電泳介質層14。該電泳介質層14包括一電泳介質，其可包括流體26及在電場影響下移動的帶電粒子28。該電泳微液槽顯示器10可包括複數個以矩陣安排在基材12的表面12a上之微液槽結構24。微液槽結構24係以典型為聚合物的介電材料形成，及每個微液槽結構24具有一使用來包含電泳介質的包含空間24a。因此，該微液槽結構24係配置在顯示器介質層14內。該電泳微液槽顯示器10進一步包括至少二層額外層，其中一層係一包含密封組成物且配置在該電泳介質層14上的密封層16，及另一層係一配置在該密封層16 上的黏著層18。該密封層16係使用來密封在該微液槽結構24內的電泳介質。該黏著層18係使用來將控制元件層22接附至該密封層16及電泳介質層14。此外，該黏著層18及密封層16二者係配置在該電泳介質層14與該基材12相反的一側。該控制元件層22可包括諸如氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO)的透明導電材料及/或以陣列安排的電晶體，以便對該顯示器10提供操作電壓。此外，可在該基材12與電泳介質層14間配置一導電層20，其中該導電層20包括一導電材料，諸如ITO、IZO、金屬或諸如石墨的其它導電元素。該控制元件層22及導電層20各別提供作為該電泳微液槽顯示器10的頂端電極及底部電極。在某些具體實例中，該電泳微液槽顯示器10亦包括一配置在該控制元件層上的障礙層或鈍化層(無顯示)。可對整體電泳微液槽顯示器10進行包裝或密封以防止液體或氣體進入。如先前描述，可將多羥基密封調配物併入微液槽顯示器10的許多不同結構中。例如，該多羥基添加劑係包含在電泳顯示器的微液槽層或黏著層中。
如上述提到，電泳介質需要流體存在。在大部分的先述技藝電泳介質中，此流體係液體，但是可使用氣體流體來製造該電泳介質；參見例如，Kitamura，T.等人，Electrical toner movement for electronic paper-like display，IDW Japan，2001，Paper HCS1-1；及Yamaguchi，Y.等人，Toner display using insulative particles charged triboelectrically，IDW Japan，2001， Paper AMD4-4)。亦參見美國專利案號7,321,459及7,236,291。此氣體基底的電泳介質似乎易受與液體基底之電泳介質相同型式由於粒子沈降的問題影響，例如，當該介質係以准許此沈降的方向進行使用時，如該介質係配置在垂直平面的招牌中時。更確切來說，於氣體基底的電泳介質中比於液體基底中顯露出更嚴重的粒子沈降問題，因為與液體比較，黏度較低的氣體懸浮流體允許電泳粒子更快速地沈降。
經囊封的電泳顯示器典型不會遭遇到傳統電泳裝置之團化及沈降的失敗模式，並提供進一步優點，諸如將該顯示器印刷或塗佈在廣泛多種可撓及堅硬基材上的能力。(所使用的措辭”印刷”意欲包括全部印刷及塗佈形式，包括但不限於：預先計量供給塗佈法，諸如貼片模具塗佈法(patch die coating)；狹縫或擠壓塗佈法、斜板式(slide)或階式塗佈法、簾幕塗佈法；輥塗法，諸如輥襯刀塗法(knife over roll coating)、順向及逆向輥塗法(forward and reverse roll coating)；凹版塗佈法；浸沾塗佈法；噴灑塗佈法；彎月液面塗佈法；旋轉塗佈法；刷塗法；氣刀塗佈法；絲網印刷(silk screen printing)法；靜電印刷方法；感熱式印刷方法；噴墨印刷方法；電泳沈積(參見美國專利案號7,339,715)；及其它類似技術)。因此，所產生的顯示器可係可撓。再者，因為該顯示介質係可印刷(使用多種方法)，該顯示器其自身可不貴地製得。
前述提及的美國專利案號6,982,178描述出一種組合電泳顯示器(包括經囊封的電泳顯示器)之方法。基本上，此專利描述出一種所謂的前板疊層(FPL)，其依序包含一透光導電層；一與該導電層電接觸之固體光電介質層；一黏著層；及一釋放薄片。典型來說，該透光導電層將被載攜在一較佳為可撓的透光基材上，觀念上該基材可繞著直徑(約莫)10英吋(254毫米)的滾筒手動地纏繞而沒有永久變形。在此專利中，使用用語”透光”及於此意謂著因此設計之層能透射足夠的光以讓觀看者能看透該層而觀看到該光電介質之顯示狀態變化，該觀看者正常將看透該導電層及毗連的基材(若存在時)；在該光電介質於不可見波長上顯示出反射性變化之情況中，用語”透光”當然應該解釋指為透射相關的不可見波長。該基材典型將係一聚合物膜及正常將具有厚度在約1至約25密耳(25至634微米)之範圍內，較佳為約2至約10密耳(51至254微米)。該導電層合宜地為一薄金屬層或薄金屬氧化物層，例如，鋁或氧化銦錫(ITO)；或可係一導電聚合物。塗佈鋁或ITO的聚(對酞酸乙二酯)(PET)膜可商業購得，例如，如為鍍鋁Mylar(DuPont)，及此商業材料可使用在前板疊層中且具有好的結果。
可藉由下列方法實現使用此前板疊層來組合一光電顯示器：從該前板疊層移除釋放薄片，及在有效造成該黏著層黏附至背板之條件下讓該黏著層與背板接觸，因此將該黏著層、光電介質層及導電層穩固至該背 板。因為該前板疊層可大量製造，此方法良好適用於大量製造，典型使用捲繞式塗佈技術，然後切割成使用特定背板所需要的任何尺寸片。
該電泳介質亦可包括電荷控制劑(CCAs)。例如，可以帶電或可帶電基團來官能化該顏料粒子或塗佈其表面。該CCAs可被吸附進粒子中，它們可共價鍵結至粒子表面，及它們可存在於電荷複合物中或經由凡得瓦爾力鬆散地連結。包含四級胺及包含長度至少10個碳原子的單體之不飽和聚合物尾部的電荷控制劑係較佳。該四級胺包括鍵結至有機分子例如烷基或芳基的四級銨陽離子[NR1R2R3R4]+。該四級胺電荷控制劑典型包括一接附至該帶電銨陽離子的長非極性尾部，諸如由Akzo Nobel以ARQUAD之商品名提供的脂肪酸四級胺家族。可購買純化形式的四級胺電荷控制劑，或可購買已形成四級胺電荷控制劑的反應產物之電荷控制劑。例如，可購買如為12-羥基-十八烷酸同元聚合物與N,N-二甲基-1,3-丙二胺及硫酸氫甲酯之反應產物的SOLSPERSE 17000(Lubrizol Corporation)。其它有用的離子電荷控制劑包括但不限於十二烷基苯磺酸鈉、金屬肥皂、聚丁烯琥珀醯亞胺、馬來酸酐共聚物、乙烯基吡啶共聚物、乙烯吡咯啶酮共聚物、(甲基)丙烯酸共聚物或(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基乙基酯共聚物)、Alcolec LV30(大豆卵磷脂)、Petrostep B100(石油磺酸鹽)或B70(磺酸鋇)、OLOA 11000(琥珀醯亞胺無灰分分散劑)、OLOA 1200(聚異丁烯琥珀醯亞胺類)、Unithox 750(乙氧化物)、Petronate L(磺 酸鈉)、Disper BYK 101、2095、185、116、9077 & 220及ANTITERRA系列。
可以每100克帶電粒子多於1克電荷控制劑之濃度將該電荷控制劑加入該電泳介質。例如，該電荷控制劑對帶電粒子比率可係1：30(重量/重量)，例如，1：25(重量/重量)，例如，1：20(重量/重量)。該電荷控制劑可具有平均分子量大於12,000克/莫耳，例如，大於13,000克/莫耳，例如，大於14,000克/莫耳，例如，大於15,000克/莫耳，例如，大於16,000克/莫耳，例如，大於17,000克/莫耳，例如，大於18,000克/莫耳，例如，大於19,000克/莫耳，例如，大於20,000克/莫耳，例如，大於21,000克/莫耳。例如，該電荷控制劑的平均分子量可在14,000克/莫耳至22,000克/莫耳間，例如，在15,000克/莫耳至20,000克/莫耳間。在某些具體實例中，該電荷控制劑具有平均分子量約19,000克/莫耳。
可在聚合物塗層中使用含或不含帶電基團的額外電荷控制劑來對該電泳粒子提供好的電泳移動率。可使用安定劑來防止電泳粒子凝聚和防止電泳粒子不可逆地沈積到膠囊壁上。任一種組分皆可從遍及寬分子量範圍之材料(低分子量、寡聚物或聚合物)建構，且其可係單一純化合物或混合物。可使用選擇性電荷控制劑或電荷導向劑。這些構成物典型由低分子量界面活性劑、聚合性試劑、或一或多種組分之摻合物組成，及提供其以安定化或其它方面修改在該電泳粒子上的電荷符號及/或大小。有關聯的額外顏料性質有粒子尺寸分佈、化學組成物及耐光性。
如已經指示出，應該根據諸如密度、折射率及溶解度之性質來選擇包含該粒子的懸浮流體。較佳的懸浮流體具有低介電常數(約2)、高體積電阻率(約1015歐姆-公分)、低黏度(少於5厘斯(centistokes)(”cst”))、低毒性及環境衝擊、低水溶解度(少於每百萬10份(”ppm”))、高比重(大於1.5)、高沸點(大於90℃)及低折射率(小於1.2)。
可根據所關心的化學惰性、與該電泳粒子相稱的密度、或與電泳粒子及包圍膠囊(bounding capsule)二者的化學相容性(在經囊封的電泳顯示器之情況中)來選擇該非極性流體。當想要粒子移動時，該流體的黏度應該低。該懸浮流體的折射率亦可與該粒子實質上相稱。如於本文中所使用，若在該懸浮流體與該粒子的各別折射率間之差異係於約零至約0.3間，及較佳為在約0.05至約0.2間時，其等折射率係”實質上相稱”。
某些有用的非極性流體有諸如經鹵化的有機溶劑、飽和的線性或分枝烴、聚矽氧油及低分子量含鹵素聚合物之非極性有機溶劑。該非極性流體可包含單一流體。但是，該非極性流體經常係一多於一種流體的摻合物以調整其化學及物理性質。再者，該非極性流體可包括額外的表面改質劑以修改該電泳粒子或包圍膠囊之表面能量或電荷。亦可在該懸浮流體中包括用於微囊封方法之反應物或溶劑(例如，油可溶單體)。亦可將額外的電荷控制劑加入至該懸浮流體。
有用的有機溶劑包括但不限於環氧化合物，諸如環氧癸烷及環氧十二烷；乙烯醚類，諸如環己基乙烯基醚及Decave(International Flavors & Fragrances,Inc.，New York，N.Y.的註冊商標)；及芳香烴，諸如甲苯及萘。有用的經鹵化的有機溶劑包括但不限於四氟二溴乙烯、四氯乙烯、三氟氯乙烯、1,2,4-三氯苯及四氯化碳。這些材料具有高密度。有用的烴包括但不限於十二烷、十四烷、Isopar(註冊商標)系列(Exxon，Houston，Tex.)的脂肪烴、Norpar(註冊商標)(正構石臘液體(normal paraffinic liquids)系列)、Shell-Sol(註冊商標)(Shell，Houston，Tex.)、及Sol-Trol(註冊商標)(Shell)、石油腦、及其它石油溶劑。這些材料通常具有低密度。有用的聚矽氧油之實施例包括但不限於八甲基環矽氧烷及較高分子量環狀矽氧烷、聚(甲基苯基矽氧烷)、六甲基二矽氧烷及聚二甲基矽氧烷。這些材料通常具有低密度。有用的低分子量含鹵素聚合物包括但不限於聚(氯三氟乙烯)聚合物(Halogenated Hydrocarbon Inc.，River Edge，N.J.)、Galden(註冊商標)(來自Ausimont，Morristown，N.J.的全氟化醚)、或來自du Pont(Wilmington，Del.)的Krytox(註冊商標)。在較佳具體實例中，該懸浮流體係聚(氯三氟乙烯)聚合物。在特別佳的具體實例中，此聚合物具有約2至約10的聚合程度。可獲得在一定黏度、密度及沸點範圍內的上述許多材料。
在某些具體實例中，該非極性流體將包括一光學吸收染料。此染料必需可溶於該流體中，但是通常 將不溶於該膠囊之其它組分中。在染料材料之選擇上有更大的彈性。該染料可係純化合物或染料的摻合物以達成特別的顏色，包括黑色。該染料可具螢光性，此將製造出一螢光性質與該粒子的位置相依之顯示器。該染料可具光活化性，以便在由可見光或紫外光照射後變成另一種顏色或變成無色，以提供另一種用以獲得光學反應的方法。該染料亦可藉由例如熱、光化學或化學擴散方法聚合而在該包圍外殼內形成一固體吸附聚合物。
將証明已經由熟習電泳顯示器該項技術者知曉的一些染料係有用。有用的偶氮染料包括但不限於油紅染料、及蘇丹紅、及蘇丹黑染料系列。有用的蒽醌染料包括但不限於油藍染料及Macrolex藍染料系列。有用的三苯基甲烷染料包括但不限於Michler’s hydrol、孔雀石綠、結晶紫及金胺O。該核心粒子可係無機顏料，諸如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、CI顏料黑26或28或其類似物(例如，錳鐵黑尖晶石(manganese ferrite black spinel)或銅鉻黑尖晶石(copper chromite black spinel))；或有機顏料，諸如酞花青藍、酞花青綠、二芳基黃(diarylide yellow)、二芳基AAOT黃(diarylide AAOT yellow)、及喹吖酮、偶氮、若丹明、來自Sun Chemical的苝顏料系列、來自Kanto Chemical的Hansa黃G粒子及來自Fisher的Carbon Lampblack、或其類似物。
亦可加入粒子分散安定劑來防止粒子絮凝或附著至膠囊壁。對典型使用在電泳顯示器中作為懸浮流體的高電阻率液體來說，可使用非水性界面活性劑。這 些包括但不限於二醇醚、乙炔二醇(acetylenic glycol)、烷醇醯胺、山梨糖醇衍生物、烷基胺類、四級胺類、咪唑啉類、氧化二烷基類及磺化琥珀酸酯類。
若想要雙穩定性電泳介質時，可想要在該懸浮流體中包括一具有數量平均分子量超過約20,000的聚合物，此聚合物基本上不吸附在該等電泳粒子上；聚(異丁烯)係用於此目的之較佳聚合物。參見美國專利案號7,170,670，其整體揭示於此以參考方式併入本文。
可使用一些不同方法達成該內相的囊封。許多合適於微囊封的程序詳述在Microencapsulation,Processes and Applications(I.E.Vandegaer，ed.)，Plenum Press，New York，N.Y.(1974)；及Gutcho，Microcapsules and Microencapsulation Techniques，Noyes Data Corp.，Park Ridge，N.J.(1976)二者中。該等方法分成數種一般類別，其全部皆可應用至本發明：界面聚合、原位聚合；物理方法，諸如共擠壓及其它相分離方法；液體中硬化(in-liquid curing)及簡單/複雜凝聚。
應該証明許多材料及方法在配製本發明之顯示器時係有用。對形成該膠囊之簡單凝聚方法有用的材料包括但不限於明膠、聚(乙烯醇)、聚(醋酸乙烯酯)及纖維素衍生物，諸如例如，羧甲基纖維素。對複雜凝聚方法有用的材料包括但不限於明膠、***膠、可拉膠(carageenan)、羧甲基纖維素、水解的苯乙烯酐共聚物、瓊脂、藻酸鹽、酪蛋白、白蛋白、甲基乙烯基醚共馬來酸酐及纖維素酞酸酯。對相分離方法有用的材料包括但 不限於聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、乙基纖維素、聚(乙烯基吡啶)及聚丙烯腈。對原位聚合方法有用的材料包括但不限於聚羥基醯胺，與醛、蜜胺或尿素及甲醛；蜜胺或尿素與甲醛的縮合物之可溶於水的寡聚物；及乙烯基單體，諸如例如，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯腈。最後，對界面聚合方法有用的材料包括但不限於諸如例如癸二醯基、己二醯基的二醯基氯；及二或多胺或醇；及異氰酸鹽。有用的乳化聚合材料可包括但不限於苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸丁酯。
可將所產生的膠囊分散進一可硬化載體中以產生一可使用習知的印刷及塗佈技術來印刷或塗佈在大及任意形狀或彎曲表面上之油墨。
在本發明的上下文中，熟習該項技術者將根據想要的膠囊性質選擇一囊封程序及壁材料。這些性質包括膠囊半徑分佈；該膠囊壁之電、機械、擴散及光學性質；及與該膠囊的內相之化學相容性。
該膠囊壁通常具有高電阻率。雖然可使用具有相對低電阻率的壁，但此會限制在需要相對較高定址電壓時之性能。該膠囊壁亦應該具強機械性(然而若欲將所完成的膠囊粉末分散在用於塗佈之可硬化聚合物黏著劑中時，機械強度非為關鍵)。該膠囊壁應該通常不為多孔。但是，若想要使用一能產生多孔膠囊的囊封程序時，這些可在後處理步驟中進行外塗覆(即，第二囊封)。再 者，若欲將該膠囊分散在可硬化黏著劑中時，該黏著劑將提供封閉該等孔洞。該膠囊壁應該具光學透明性。該黏著劑典型使用作為支撐及保護該膠囊的黏著介質和將該電極材料黏合至該膠囊分散液。該黏著劑可不具導電性、具半導性或具導電性。該黏著劑可以許多形式及化學型式獲得。在這些當中，其有可溶於水的聚合物、水性聚合物、可溶於油的聚合物、熱固性及熱塑性聚合物、及放射線硬化的聚合物。
在這些當中，該可溶於水的聚合物有多種多醣、聚乙烯醇類、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯吡咯啶酮、多種CARBOWAX物種(Union Carbide，Danbury，Conn.)及聚(丙烯酸2-羥乙酯)。該水分散或水性系統通常係乳膠組成物，其象徵有NEOREX及NEOCRYL樹脂(Zeneca Resins，Wilmington，Mass.)、ACRYSOL(Rohm and Haas，Philadelphia，Pa.)、BAYHYDROL(Bayer，Pittsburgh，Pa)及Cytec Industries(Paterson，N.J.)HP line。這些通常係聚胺基甲酸酯格子，其偶爾與丙烯酸類、聚酯類、聚碳酸酯類或聚矽氧類之一或多種複合，其各者提供最後硬化樹脂具有由玻璃轉換溫度、”黏性”程度、柔軟、透明度、彈性、水滲透性及耐溶劑性、伸長模數及抗拉強度、熱塑性流動及固體濃度所定義的特定性質組。某些水性系統可與反應性單體混合及進行催化以形成更複雜的樹脂。某些可藉由使用與例如羧基反應的交聯試劑，諸如吖進一步交聯。
適合於本發明的囊封技術包括於負電荷、羧基取代的線性烴聚電解質材料存在下，在油/水乳液之水相中，於尿素與甲醛間進行聚合。所產生的膠囊壁係一種尿素/甲醛共聚物，其個別圍住該內相。該膠囊透明、機械性強及具有好的電阻率性質。
原位聚合的相關技術係使用油/水乳液，其係藉由將電泳流體(即，包括顏料粒子的懸浮液之介電質液體)分散在水性環境中形成。該等單體進行聚合以形成具有對內相的親和力比對水相高之聚合物，因此繞著該乳化的油狀小滴進行縮合。在一種原位聚合方法中，尿素與甲醛於聚(丙烯酸)存在下進行縮合(參見例如，美國專利案號4,001,140)。在美國專利案號4,273,672所描述的其它方法中，繞著微觀油小滴沈積於水溶液中所運載的多種交聯劑之任一種。此等交聯劑包括醛類，特別是甲醛、乙二醛或戊二醛；礬；鋯鹽；及多異氰酸酯。
該凝聚方法亦使用油/水乳液。從水相凝聚(即，黏聚)出一或多種膠體，及透過溫度、pH及/或相對濃度之控制，繞著該油狀小滴沈積作為外殼，因此產生微膠囊。合適於凝聚的材料包括明膠及***膠。參見例如美國專利案號2,800,457。
界面聚合方法依賴於該電泳組成物中存在一油可溶單體，其再一次呈現如為在水相中的乳液。該單體在微小的疏水性小滴中與引進水相中的單體進行反應，於該小滴與環繞的水性介質間之界面處進行聚合及繞著該小滴形成外殼。雖然所產生的壁相當薄及可滲 透，此方法不需要某些其它方法之高溫特徵，因此就選擇該介電質液體來說給予較大彈性。
可將額外材料加入經囊封的介質來改良該電泳顯示器之建構。例如，可使用塗佈輔助劑來改良該經塗佈或印刷的電泳油墨材料之均勻性及品質。可加入潤溼劑來調整在該塗層/基材界面處的界面張力及調整該液體/空氣表面張力。該潤溼劑包括但不限於陰離子及陽離子界面活性劑；及非離子物種，諸如聚矽氧或含氟聚合物基底的材料。可使用分散劑來修改在該膠囊與黏著劑間之界面張力、在絮凝及粒子沈降上提供控制。
在其它具體實例中，可於微製造的液槽，即，諸如由E Ink所製造擁有MICROCUP之商品名的微液槽中包括該電泳介質。一旦以該電泳介質填充該微液槽時，密封該微液槽，將電極(或電極陣列)固定至該微液槽並以電場驅動該經填充的微液槽而產生一顯示器。
例如，如在美國專利案號6,930,818中所描述，可使用公模來壓印導電基材，在其上面形成一透明導體膜。然後，將一熱塑性或熱固性前驅物層塗佈在該導體膜上。在溫度高於該熱塑性或熱固性前驅物層之玻璃轉換溫度下，藉由呈滾筒、板或帶形式的公模壓印該熱塑性或熱固性前驅物層。一旦形成，在該前驅物層硬化期間或之後釋放出該模具而顯露出微液槽陣列。可藉由冷卻、藉由輻射、熱或水分進行交聯達成該前驅物層之硬化。若藉由UV輻射達成該熱固性前驅物之硬化時，如在二個圖式中所顯示出般，該UV可從該網狀組織的 底部或頂端輻射到該透明導體膜上。可任擇地將UV燈放置在模具內。於此情況中，該模具必需透明以允許UV光輻射通過該預圖形化的公模至該熱固性前驅物層上。
該用於微液槽之製備的熱塑性或熱固性前驅物可係多官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、環氧化合物及其寡聚物、聚合物及其類似物。通常亦加入諸如胺甲酸酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯之授予彈性的可交聯寡聚物來改良所壓印的微液槽之抗彎曲性。該組成物可包括聚合物、寡聚物、單體及添加劑，或僅有寡聚物、單體及添加劑。
通常來說，該微液槽可係任何形狀，及其尺寸與形狀皆可變化。在一個系統中，該微液槽可具有實質上一致的尺寸及形狀。但是，為了最大化該光學效應，可製造出混合有不同形狀及尺寸的微液槽。例如，填充紅色分散液的微液槽可具有與綠色微液槽或藍色微液槽不同之形狀或尺寸。再者，像素可由不同數目之不同顏色的微液槽組成。例如，像素可由一些小綠色微液槽、一些大紅色微液槽及一些小藍色微液槽組成。三種顏色不需要具有相同形狀及數目。
該微液槽的開口可係圓形、方形、矩形、六角形或任何其它形狀。較佳的是，將在開口間之分割區域保持小以達成高色飽和及對比，同時維持想要的機械性質。因此，蜂巢形狀開口係較佳，其超過例如圓形開口。
對反射式電泳顯示器來說，每個各別微液槽的尺寸可在約102至約5×105平方微米之範圍內，較佳為約103約5×104平方微米。該微液槽的深度在約3至約100微米之範圍內，較佳為約10至約50微米。該開口對壁的比率在約0.05至約100之範圍內，較佳為約0.4至約20。該等開口其從開口的邊緣至邊緣之距離通常在約15至約450微米之範圍內，較佳為約25至約300微米。
合起來說，將由熟習該項技術者明瞭可在上述本發明的特定具體實例中作許多改變及改質而沒有離開本發明之範圍。此外，前述全部欲以例示性且不以限制性觀念進行解釋。
實施例
實施例1-V052添加劑之合成
用以改良電泳系統性能的多羥界面活性劑(V052)係顯示在式IV中。
為了合成V052，在1升圓底燒瓶中，將乙二醯氯(28.0毫升，1.04當量)逐滴加入強烈攪拌於DCM(300毫升)及DMF(6.0毫升)中的硬脂酸(89.0克，1當量)懸浮液 超過1小時，小心不讓發泡(由於放出氣體)變成脫離控制。在完成加入後，額外攪拌該棕色反應混合物30分鐘，在旋轉式蒸發器上濃縮及再溶解於DCM(200毫升)中。在分別的2升圓底燒瓶中，將新戊四醇丙氧酸酯5/4 PO/OH(200克，1.50當量)溶解在DCM(0.5升)中。同時立即加入TEA(46.0毫升，1.10當量)及DMAP(477毫克，0.01當量)。經由插套管將該硬脂醯氯溶液逐滴轉移至所產生的攪拌溶液超過3小時。在允許額外攪拌該反應混合物2小時後，過濾出白色沈澱物(三乙基胺鹽酸)及在旋轉式蒸發器上濃縮濾出液。藉由矽膠層析法(己烷類→7：3之醋酸乙酯：己烷類)純化獲得V052(115克，53%)，如為淡黃色透明油，直接使用，將其加入如下列描述的電泳粒子系統。從商業來源購買在該合成中所使用的全部試劑及溶劑且沒有額外純化直接使用。
實施例2-在密封層中及在電泳介質中含有多羥界面活性劑的微液槽電泳積層板之比較。
如在美國專利案號6,930,818中所描述般製備二個聚(甲基丙烯酸甲酯)微液槽膜，該專利其內容全文以參考之方式併入本文。其次，製備在美國專利公開案號2014/0092465中所描述的三電泳粒子型式介質。對 第一電泳介質樣品加入2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物(DYNOL，Air Products)以達成比率1：200(重量/重量)之界面活性劑對電泳粒子(樣品A)。第二樣品並無加入DYNOL界面活性劑(樣品B)。
如在美國專利申請案案號14/880,081中所描述般製備二種包含導電充填劑的密封組成物，該專利其全文以參考之方式併入本文。對第二密封組成物加入2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物(DYNOL，Air Products)。然後，以三電泳粒子介質的樣品A填充該第一微液槽膜，即，該樣品包括2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物。然後，使用狹縫模具塗佈方法以第一密封組成物密封該經填充的微液槽膜。密封樣品A的結果係顯示在圖2A中。
以三電泳粒子介質的第二樣品(樣品B)填充該第二微液槽膜，即，該樣品不包含DYNOL界面活性劑。然後，以包含[1.5%]2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物的第二密封層密封該已以樣品B密封的微液槽膜。密封樣品B的結果係顯示在圖2B中。
比較圖2A及2B，很清楚包括該含DYNOL的電泳樣品之微液槽膜在該密封層的邊緣上具有密封收縮缺陷(圖2A)，因為該組成物對該膜進行除溼。比較上，由含DYNOL的密封物所密封之微液槽膜(圖2B)無顯示出密封收縮缺陷。具有密封收縮缺陷之經填充的微液槽積層板(如圖2A)無法使用來製造電泳顯示器，因此該積層板將廢棄。
實施例3-具有多羥界面活性劑的密封層之電泳性能比較。
如在實施例2中顯示出，將諸如2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物的界面活性劑加入電泳介質可造成該電泳介質對微液槽膜除溼，使得該組合不合適於使用作為電泳顯示器。儘管如此，已經承認伴隨著在電泳介質中內含界面活性劑典型改良電泳顯示器的整體性能。參見例如，美國專利案號7,411,719，其以參考方式併入本文。該界面活性劑增加帶電的電泳粒子在電泳流體中之移動率及阻擋粒子團聚。
驚人的是，事實證明仍然可藉由僅在密封層而非電泳介質中包含界面活性劑達成在電泳介質中包括界面活性劑的利益。此技術允許當在裝填微液槽膜時使用含非常低或缺乏界面活性劑的電泳介質。該低界面活性劑電泳介質充分地溼潤該微液槽，因此製造出一致的電泳積層板。在以包含多羥界面活性劑的組成物密封該低界面活性劑電泳介質後，該界面活性劑會漂移進該電泳介質中而產生改良的電泳性能。額外利益為在該密封組成物中的多羥界面活性劑幫助該密封組成物溼潤該微液槽膜，及對微液槽膜形成堅固的密封而將電泳介質捕獲在其中。
為了證實使用包括多羥界面活性劑的密封組成物改良電泳介質性能，使用在美國專利公開案號2014/0092465中所描述之三電泳粒子型式介質建構一系列的微液槽顯示器。該電泳介質不包含任何2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物(DYNOL)。
以沒有DYNOL之親水性密封組成物來密封四個顯示器(TS-510G4C系列)。以含1.7%的DYNOL之導電親水性密封組成物來密封四個其它顯示器(TS-GD41系列)。使用具有D65照度的X-rite iOne分光光度計(X-rite，Grand Rapids，MI)來評估該等顯示器之相對反射率及在明與暗狀態下的顏色。該資料係使用CIELAB色彩空間演算法報導。該顯示器藉由在明與暗影像間進行驅動來決定鬼影程度，及評估當從亮行進至暗影像時的殘餘反射率量，及當從暗行進至亮影像時減少的反射率的量。實務上，對每個顯示器在正與負棋盤圖案間進行驅動，同時在數個位置處測量L*變化，因此允許在短時間量內收集許多有關聯的資料點。白色狀態WL*及白色狀態鬼影GWG(△L)*的平均結果顯示在圖3A及圖3B中。很清楚以包含DYNOL的密封組成物建構之電泳顯示器具有優異性能。例如，在密封層中具有DYNOL的顯示器之白色狀態的平均2L*較大，同時該白色狀態鬼影改良超過50%。
將由熟習該項技術者明瞭可在上述本發明的特定具體實例中作許多改變及改質而沒有離開本發明之範圍。此外，前述全部欲以例示性且不以限制性觀念進行解釋。

Claims (17)

  1. 一種用於微液槽電泳顯示器的密封組成物，其中該電泳顯示器包含微液槽結構、一透光電極、一包含配置於該微液槽結構中的帶電粒子的電泳介質、及一包含該密封組成物的密封層，該密封組成物包含：選自由下列所組成的群組之聚合物：丙烯酸類、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯丁醛、醋酸酯丁酸酯纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、聚胺基甲酸酯類、聚醯胺類、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、環氧化合物、多官能基丙烯酸酯類、乙烯類(vinyls)、乙烯醚類、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、多醣類、明膠、聚丙烯醯胺、及聚甲基丙烯醯胺；及一可分散於該電泳介質中的多羥界面活性劑。
  2. 如請求項1之密封組成物，其中該多羥界面活性劑係一多羥基乙炔部分。
  3. 如請求項2之密封組成物，其中該多羥基乙炔部分包含式I：其中R4及R5各自獨立地係H；或C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基；及R6與R7各自獨立地係-OH、-(OCH2)mOH5、-(OCH2CH2)nOH或-(OCH2CHCH3)pOH，其中m、n及p係1至30的整數。
  4. 如請求項3之密封組成物，其中該多羥基乙炔部分係2,4,7,9-四甲基癸炔-4,7-二醇；1,4-二甲基-1,4-雙(2-甲基丙基)-2-丁炔-1,4-二基醚；或2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇乙氧化物(ethoxylate)。
  5. 如請求項2之密封組成物，其中該多羥基乙炔部分包含式II：其中R4係H；或C1-C36分枝或未分枝、飽和或不飽和烷基；及R6係-OH、-(OCH2)mOH5、-(OCH2CH2)nOH或-(OCH2CHCH3)pOH，其中m、n及p係1至30的整數。
  6. 如請求項5之密封組成物，其中該多羥基乙炔部分係3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
  7. 如請求項1之密封組成物，其中該多羥界面活性劑係式III：其中R1、R2、R3及R4各自獨立地選自於-OH、-(CH2)mOH、-(OCH2CH2)nOH、-(OCH2CHCH3)qOH、-OCOR5、-(CH2)rOCOR5、-(OCH2CH2)tOCOR5及-(OCH2CHCH3)uOCOR5，其中每個R5各自獨立地係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷，及m、n、q、r、t及u各自獨立地係1至30的整數，及其中R1、R2、R3或R4之至少一個係-OCOR5、-(CH2)rOCOR5、-(OCH2CH2)tOCOR5或-(OCH2CHCH3)uOCOR5。
  8. 如請求項7之密封組成物，其中R1、R2及R3係-OH，R4係-OCOR5，及R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。
  9. 如請求項1之密封組成物，其中該密封組成物包含0.01重量%至7重量%的碳奈米管及0.1重量%至20重量%的石墨。
  10. 如請求項1之密封組成物，其中該電泳介質在併入該微液槽電泳顯示器之前不包含多羥界面活性劑。
  11. 如請求項1之密封組成物，其中該密封組成物包含式IV的多羥界面活性劑：其中a、b、c及d各自獨立地係0-20的整數，其中a、b、c及d之至少一個係1以上，及其中R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。
  12. 如請求項11之密封組成物，其中R5係C10-C20未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。
  13. 如請求項1之密封組成物，其中該密封組成物包含式V的多羥界面活性劑：其中a、b、c及d各自獨立地係0-20的整數，其中a、b、c及d之至少一個係1以上，及其中R5係C5-C36分枝或未分枝的烷類、氟烷或聚烷基矽氧烷。
  14. 如請求項13之密封組成物，其中R5或R6係C10-C20未分枝的烷類氟烷。
  15. 如請求項1之密封組成物，更包含一導電充填劑。
  16. 如請求項15之密封組成物，其中該導電充填劑包含碳黑、石墨、石墨烯、金屬細絲、金屬粒子或碳奈米管。
  17. 如請求項1之密封組成物，其中該微液槽係從一熱塑性塑膠或一包含二官能基UV可硬化組分、光起始劑及脫模劑之組成物所形成。
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