(57)【要約】本発明は、溶媒または溶媒混合物中に分散させられた２つのタイプの帯電粒子を含む、電気泳動流体であって、（ｉ）  一方のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、無機色素から形成され、（ｉｉ）  他方のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、有機色素から形成され、両方のタイプの粒子（ｉ）および（ｉｉ）は、異なる色であり、同一の電荷極性を担持する、流体に方向付けられる。一実施形態では、流体は、１つの追加のタイプの異なる粒子（すなわち、合計３つのタイプ）を含む。一実施形態では、流体は、２つの追加のタイプの異なる着色粒子（すなわち、合計４つのタイプ）を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒または溶媒混合物中に分散させられた２つのタイプの帯電粒子を含む、電気泳動流体であって、
（ｉ）  一方のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、無機色素から形成され、
（ｉｉ）  他方のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、有機色素から形成され、
両方のタイプの粒子は、異なる色であり、同一の電荷極性を担持する、流体。
【請求項２】
３つ、４つ、５つ、または５つを上回るタイプの異なる着色粒子を含む、請求項１に記載の流体。
【請求項３】
粒子（ｉ）および（ｉｉ）の両方のタイプが、正に帯電した、請求項１に記載の流体。
【請求項４】
粒子（ｉ）および（ｉｉ）の２つのタイプが、異なるタイプの表面化学を有する、請求項１に記載の流体。
【請求項５】
粒子（ｉ）のタイプがフリーラジカル重合法によって表面処理されており、粒子（ｉｉ）のタイプが分散重合によって表面処理されている、請求項１に記載の流体。
【請求項６】
（ｉ）の粒子のタイプが、粒子（ｉｉ）のタイプより高度な電荷を担持する、請求項１に記載の流体。
【請求項７】
粒子（ｉ）および（ｉｉ）の２つのタイプと同一の電荷極性を担持する追加のタイプの粒子をさらに含む、請求項１に記載の流体。
【請求項８】
前記３つのタイプの粒子が、正に帯電されている、請求項７に記載の流体。
【請求項９】
前記追加のタイプの同一帯電粒子が、黒色である、請求項７に記載の流体。
【請求項１０】
前記３つのタイプの粒子が、異なるレベルの電荷電位を担持する、請求項７に記載の流体。
【請求項１１】
前記追加のタイプの同一帯電粒子が最も高度に帯電しており、（ｉｉ）の粒子のタイプが最も低度に帯電しており、（ｉ）の粒子のタイプが、前記追加のタイプの同一帯電粒子と（ｉｉ）の粒子のタイプとの間の電荷のマグニチュードを有する、請求項１０に記載の流体。
【請求項１２】
前記２つのタイプの粒子（ｉ）および（ｉｉ）によって担持される電荷極性と反対の電荷極性を担持する他のタイプの粒子をさらに含む、請求項１に記載の流体。
【請求項１３】
前記他のタイプの粒子が、負に帯電されている、請求項１２に記載の流体。
【請求項１４】
第１のタイプの粒子、第２のタイプの粒子、第３のタイプの粒子、第４のタイプの粒子、および第５のタイプの粒子であって、その全てが溶媒または溶媒混合物中に分散させられた、粒子を含む電気泳動流体であって、
（ａ）  前記５つのタイプの粒子は、互いに異なる色であって、
（ｂ）  前記第１、第２、および第３のタイプの粒子は、同一電荷極性を担持し、
（ｃ）  前記第２のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、無機色素から形成され、前記第３のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、有機色素から形成され、
（ｄ）  前記第４および第５のタイプの粒子は、前記第１、第２、および第３のタイプの粒子によって担持される電荷と反対の電荷を担持する、
流体。
【請求項１５】
前記第１、第２、および第３のタイプの粒子が、正に帯電されている、請求項１４に記載の流体。
【請求項１６】
前記第２のタイプの粒子が、前記第３のタイプの粒子より高度な電荷を担持する、請求項１４に記載の流体。
【請求項１７】
前記第１のタイプの粒子が、黒色である、請求項１４に記載の流体。
【請求項１８】
前記第１のタイプの粒子が最も高度に帯電されており、前記第３のタイプの粒子が最も低度に帯電されており、前記第２のタイプの粒子が、前記第１および第３のタイプの粒子の電荷の間の電荷のマグニチュードを有する、請求項１４に記載の流体。
【請求項１９】
前記第４および第５のタイプの粒子が、負に帯電されている、請求項１４に記載の流体。
【請求項２０】
前記第５のタイプの粒子のマグニチュードが、前記第４のタイプの粒子のマグニチュードより低度である、請求項１４に記載の流体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、電気泳動ディスプレイ流体と、そのようなディスプレイ流体を利用する電気泳動デバイスとに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、誘電溶媒中に分散された帯電色素粒子に影響を及ぼす電気泳動現象に基づく非発光型デバイスである。ＥＰＤは、典型的には、一対の離間されたプレート状電極を備える。典型的には視認側にある、電極プレートの少なくとも１つは、透明である。その中に分散された帯電色素粒子を伴う誘電溶媒で構成される電気泳動流体が、２つの電極プレート間に封入される。
【０００３】
電気泳動流体は、１つまたはそれを上回るタイプの帯電粒子を含んでもよい。カラー電気泳動ディスプレイデバイスに関して、流体は、通常、少なくとも３つのタイプの帯電粒子を含む。とりわけ、白色、黒色、および非白色かつ非黒色の粒子が存在する。非白色かつ非黒色の粒子については、有機色素が、多くの場合、その優れた着色強度に起因して使用される。
【０００４】
しかし、実践的には、有機色素粒子を調製して電気泳動ディスプレイにおいてそれらが機能的となることを可能にするために使用され得る表面修飾技法のタイプは、わずかしか存在しない。異なる色の有機色素粒子が流体中に共存し、それらが同一の表面化学を有する場合、これらの粒子は、所与の駆動電圧下で分離されることが困難であり得る。これは、同一の表面化学を有するため、所望の電荷極性かつ異なるレベルの電荷電位を有するようにこれらの粒子を調製することが困難であるという事実に起因する。
【０００５】
さらに、電荷制御剤が流体中で使用される場合、同一の表面化学を有する異なる着色有機色素粒子は、同一の電荷制御剤について競合し、駆動の間の不安定な電荷をもたらす。これらの要因の全ては、色にじみの存在および不良な色コントラスト等のディスプレイデバイスの不良な色性能につながり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の詳細な説明
本発明では、無機色色素は、２つまたはそれを上回るタイプの非白色かつ非黒色の粒子を含む電気泳動流体中の有機色色素のうちの少なくとも１つを置き替えるために使用される。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の第１の態様は、溶媒または溶媒混合物中に分散させられた少なくとも２つのタイプの帯電粒子を含む、電気泳動流体であって、
（ｉ）  一方のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、無機色素から形成され、
（ｉｉ）  他方のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、有機色素から形成され、
両方のタイプの粒子は、異なる色であり、同一の電荷極性を担持する、流体に方向付けられる。
【０００８】
一実施形態では、流体は、１つの追加のタイプの異なる粒子（すなわち、合計３つのタイプ）を含む。一実施形態では、流体は、２つの追加のタイプの異なる着色粒子（すなわち、合計４つのタイプ）を含む。一実施形態では、流体は、３つの追加のタイプの異なる着色粒子（すなわち、合計５つのタイプ）を含む。一実施形態では、流体は、５つを上回るタイプの異なる着色粒子を含む。
【０００９】
一実施形態では、両方のタイプの粒子（ｉ）および（ｉｉ）は、正に帯電される。一実施形態では、２つのタイプの粒子は、異なるタイプの表面化学を有する。
【００１０】
一実施形態では、粒子（ｉ）のタイプは、粒子（ｉｉ）のタイプより高度な電荷を担持する。
【００１１】
一実施形態では、流体は、黒色または白色である追加のタイプの同一帯電粒子を含む。この実施形態では、３つのタイプの粒子は、正に帯電される。一実施形態では、追加のタイプの同一帯電粒子は、黒色である。さらなる実施形態では、３つのタイプの粒子は、異なるレベルの電荷電位を担持する。なおさらなる実施形態では、（ｉ）の粒子のタイプおよび（ｉｉ）の粒子のタイプのマグニチュード（magnitude）は、追加のタイプの同一帯電粒子のものより徐々に低度になる。言い換えると、追加のタイプの同一帯電粒子は、最も高度な電荷電位を担持し、（ｉｉ）の粒子のタイプは、最も低度な電荷電位を担持し、（ｉ）の粒子のタイプの電荷のマグニチュードは、追加のタイプの同一帯電粒子と（ｉｉ）の粒子のタイプとの間である。
【００１２】
一実施形態では、流体はさらに、反対に帯電された他のタイプの粒子を含む。一実施形態では、他のタイプの粒子は、負に帯電される。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１のタイプの粒子、第２のタイプの粒子、第３のタイプの粒子、第４のタイプの粒子、および第５のタイプの粒子であって、その全てが溶媒または溶媒混合物中に分散させられた、粒子を含む電気泳動流体であって、
（ａ）  前記５つのタイプの粒子は、互いに異なる色であって、
（ｂ）  前記第１、第２、および第３のタイプの粒子は、同一電荷極性を担持し、
（ｃ）  前記第２のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、無機色素から形成され、前記第３のタイプの粒子は、非白色かつ非黒色であり、有機色素から形成され、
（ｄ）  前記第４および第５のタイプの粒子は、前記第１、第２、および第３のタイプの粒子によって担持される電荷の反対の電荷を担持する、
流体
に方向付けられる。
【００１４】
一実施形態では、前記第１、第２、および第３のタイプの粒子が、正に帯電される。一実施形態では、第１のタイプの粒子は、黒色である。一実施形態では、第２のタイプおよび第３のタイプの粒子は、第１のタイプの粒子のものより徐々に低度になるマグニチュードを有する。言い換えると、第１のタイプの粒子は、最も高度に帯電され、第３のタイプの粒子は、最も低度に帯電され、第２のタイプの粒子の電荷のマグニチュードは、第１および第３のタイプの粒子のものの間である。
【００１５】
一実施形態では、第２のタイプの粒子は、第３のタイプの粒子より高度な電荷を担持する。
【００１６】
一実施形態では、第４および第５のタイプの粒子は、負に帯電される。一実施形態では、第５のタイプの粒子のマグニチュードが、前記第４のタイプの粒子のマグニチュードより低度である。
【００１７】
色に加え、複数のタイプの粒子は、光学透過、反射率、発光、または機械読取が意図されたディスプレイの場合、可視範囲外の電磁波長の反射率における変化という意味の疑似色等の他の異なる光学特性を有することが可能である。
【００１８】
粒子の電荷電位は、ゼータ電位に関して測定されてもよい。一実施形態では、ゼータ電位は、ＣＳＰＵ−１００信号処理ユニットを伴うＣｏｌｌｏｉｄａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ＡｃｏｕｓｔｏＳｉｚｅｒ  ＩＩＭ、ＥＳＡ  ＥＮ＃  Ａｔｔｎフロースルーセル（Ｋ：１２７）によって判定される。サンプルで使用される溶媒の密度、溶媒の誘電率、溶媒中の音速、溶媒の粘度等の計器定数は、全て試験温度（２５℃）で試験前に入力される。色素サンプルは、（通常、１２個未満の炭素原子を有する炭化水素流体である）溶媒中に分散させられ、５〜１０重量％に希釈される。サンプルはまた、電荷制御剤対粒子の１：１０の重量比で、電荷制御剤（Ｂｅｒｋｓｈｉｒｅ  Ｈａｔｈａｗａｙの子会社であるＬｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能であるＳｏｌｓｐｅｒｓｅ  １７０００（Ｒ）、「Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ」が登録商標である）も含有する。希釈サンプルの質量が判定され、次いで、サンプルはゼータ電位の判定のためにフロースルーセルの中へ装填される。
【００１９】
非白色かつ非黒色の有機色素については、これらに限定されないが、ＣＩ色素ＰＲ２５４、ＰＲ１２２、ＰＲ１４９、ＰＧ３６、ＰＧ５８、ＰＧ７、ＰＢ１５：３、ＰＹ８３、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０、ＰＹ１５５、またはＰＹ２０を含んでもよい。これらは、色指数ハンドブック「Ｎｅｗ  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（ＣＭＣ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ，  Ｌｔｄ，  １９８６）および「Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｉｎｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（ＣＭＣ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ，  Ｌｔｄ，  １９８４）で説明される、一般的に使用されている有機色素である。具体的例は、Ｃｌａｒｉａｎｔ  Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ  Ｒｅｄ  Ｄ３Ｇ  ７０−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ  Ｐｉｎｋ  Ｅ−ＥＤＳ、ＰＶ  Ｆａｓｔ  Ｒｅｄ  Ｄ３Ｇ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ  Ｒｅｄ  Ｄ３Ｇ  ７０，Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ  Ｂｌｕｅ  Ｂ２Ｇ−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｈ４Ｇ−ＥＤＳ、Ｆ２Ｇ−ＥＤＳ、Ｎｏｖｏｐｅｒｍ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＨＲ−７０−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ  Ｇｒｅｅｎ  ＧＮＸ，ＢＡＳＦ  Ｉｒｇａｚｉｎｅ  Ｒｅｄ  Ｌ  ３６３０、Ｃｉｎｑｕａｓｉａ  Ｒｅｄ  Ｌ  ４１００  ＨＤ、およびＩｒｇａｚｉｎ  Ｒｅｄ  Ｌ  ３６６０  ＨＤ、Ｓｕｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌフタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ダイアリライドイエロー、またはダイアリライドＡＡＯＴイエローを含む。
【００２０】
非白色かつ非黒色の無機色素に関しては、限定ではないが、高温焼成プロセスによって通常生産される、混合金属酸化物色素、例えば、ＣＩ（色指数）色素青色３６または２８（ＰＢ３６またはＰＢ２８）、ＣＩ色素黄色２２７または５３、ＣＩ色素緑色５０または２６、ＣＩ色素赤色１０２等を含んでもよい。
【００２１】
色素粒子が分散させられる溶媒は、約２〜約３０、好ましくは、高い粒子移動度のために約２〜約１５の範囲内の誘電定数を有する。好適な誘電溶媒の例は、炭化水素、例えば、アイソパー、デカヒドロナフタレン（ＤＥＣＡＬＩＮ）、５−エチリデン−２−ノルボルネン、脂肪油、パラフィン油；シリコン流体；トルエン、キシレン、フェニルキシリルエタン、ドデシルベンゼン、およびアルキルナフタレン等の芳香族炭化水素；ペルフルオロデカリン、ペルフルオロトルエン、ペルフルオロキシレン、ジクロロベンゾトリフルオリド、３，４，５−トリクロロベンゾトリフルオリド、クロロペンタフルオロ−ベンゼン、ジクロロノナン、ペンタクロロベンゼン等のハロゲン化溶媒；および３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．  Ｐａｕｌ  ＭＮ）からのＦＣ−４３、ＦＣ−７０、およびＦＣ−５０６０等のペルフルオロ化溶媒、ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｐｏｒｔｌａｎｄ，  Ｏｒｅｇｏｎ）からのポリ（ペルフルオロプロピレンオキシド）等のポリマーを含有する低分子量ハロゲン、Ｈａｌｏｃａｒｂｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｃｏｒｐ．（Ｒｉｖｅｒ  Ｅｄｇｅ，  ＮＪ）からのＨａｌｏｃａｒｂｏｎ  Ｏｉｌｓ等のポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ＡｕｓｉｍｏｎｔからのＧａｉｄｅｎまたはＤｕＰｏｎｔ（Ｄｅｌａｗａｒｅ）からのＫｒｙｔｏｘ  ＯｉｌｓおよびＧｒｅａｓｅｓ  Ｋ−Ｆｌｕｉｄ  Ｓｅｒｉｅｓ等のペルフルオロポリアルキルエーテル、Ｄｏｗ−ｃｏｒｎｉｎｇ（ＤＣ−２００）からのポリジメチルシロキサン系シリコーン油を含む。
【００２２】
粒子（有機および無機）は、天然の電荷を呈してもよいし、または電荷制御剤を使用して明示的に帯電されてもよいし、または溶媒もしくは溶媒混合物中に懸濁されるときに電荷を取得してもよい。
【００２３】
好適な電荷制御剤は、当技術分野において周知である。それらは、性質上、ポリマー性であっても、非ポリマー性であってもよいし、またはイオン性であっても、非イオン性であってもよい。電荷制御剤の例として、限定ではないが、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ１７０００（活性ポリマー分散剤）、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ１９０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ９０００（活性ポリマー分散剤）、ＯＬＯＡ１１０００（コハク酸イミド系無灰分散剤）、Ｕｎｉｔｈｏｘ７５０（エトキシレート）、Ｓｐａｎ８５（ソルビタントリオレエート）、Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ  Ｌ（スルホン酸ナトリウム）、Ａｌｃｏｌｅｃ  ＬＶ３０（大豆レシチン）、Ｐｅｔｒｏｓｔｅｐ  Ｂ１００（石油スルホネート）、Ｂ７０（スルホン酸バリウム）、Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ、ポリイソブチレン誘導体、ポリ（エチレンｃｏ−ブチレン）誘導体等が挙げられ得る。
【００２４】
以下は、本発明の粒子の表面を修飾するために使用され得る、いくつかの方法を提供する。
【００２５】
Ｉ．表面修飾方法：
１つのタイプの表面修飾方法は、表面グラフトである。表面上にヒドロキシル（−ＯＨ）官能価を有する色素に関して、有機シランカップリング剤が、ヒドロキシル官能価と反応するために使用されてもよく、それによって重合性官能基を伴う分子は、色素表面に化学的に結合され得る。次いで、表面重合が実施され、ポリマーを色素粒子の表面上にグラフトする。
【００２６】
無機色素は、性質上、金属酸化物表面上にヒドロキシル（−ＯＨ）官能価が存在するため通常この方法を受ける。しかし、この方法は、有機色素がヒドロキシル（−ＯＨ）官能価を有する場合、有機色素にも同様に適用可能であり得る。
【００２７】
このタイプの化学および方法は、米国特許第６，８２２，７８２号に説明され、その内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【００２８】
Ｉ（ａ）  フリーラジカルランダムグラフト重合（ＲＧＰ）方法
この方法は、無機色素のためにより好適である。そこでは、粒子は、最初に、官能基および重合性基を有する試薬と反応させられ、ここで、官能基は、粒子表面と反応し、それに結合することが可能である。官能基は、粒子表面と反応し、粒子表面に共有結合され、後続の重合反応に自由に参加する重合性基を残す。重合性基を担持する粒子は、次いで、粒子上の重合性基とモノマーまたはオリゴマーとの間の反応を生じさせるのに効果的な条件下で１つまたはそれを上回る重合性モノマーまたはオリゴマーで処理される。そのような条件は、典型的には、重合開始剤の存在を含むが、ある場合には、重合は、開始剤の存在を伴わずに、熱的に開始されてもよい。
【００２９】
重合反応は、粒子に以前に結合していた重合性基由来の少なくとも１つの残基を含む、ポリマー鎖を生産する。複数の重合性基が、プロセスの第１の段階において粒子に結合される場合、これらの重合性基のうちの２つまたはそれを上回るものの残基が、同一ポリマー鎖の中に組み込まれてもよく、そうすることで、これは、２つまたはそれを上回る点において粒子表面に結合される。
【００３０】
多数結合のポリマー鎖の存在は、電気泳動流体中で使用される粒子を安定化させるために特に有利であると考えられる。ポリマー鎖は、粒子の表面を完全には被覆しない。ポリマー鎖による色素粒子の表面の不完全被覆は、良好な電気泳動特性を伴う粒子を提供するのに重要である。
【００３１】
Ｉ（ｂ）  イオン性ランダムグラフト重合（イオン性ＲＧＰ）方法
代替的に、重合性基は、イオン結合を介して粒子に結合されてもよい。粒子の化学的性質に応じて、ある場合には、単に、モノマーと粒子を反応させ、要求されるイオン結合を形成することが可能であり得る。しかしながら、殆どの場合、粒子と反応し、それに結合することが可能な１つの官能基と、必要なイオン結合を形成することができる、第２の官能基とを有する二官能性試薬を用いて、粒子を事前処理することが必要である。その後、得られた粒子は、重合性基と、第２の官能基と反応して所望のイオン結合を形成することが可能な第３の官能基とを有する、モノマーと反応させられる。ＲＧＰプロセスの最終重合ステップが、次いで、前述のように実施され、生成物を生産する。イオン結合形成反応は、典型的には、酸塩基反応である。例えば、第２の官能基がアルキル置換アンモニウム基等のアンモニウム基であり、第３の官能基がスルホン酸であってもよく、またはその逆であってもよい。
【００３２】
同様に無機色素により好適であるイオン性ＲＧＰプロセスは、最終粒子中のイオン結合ポリマー鎖のいくつかが、剥離し、電気泳動流体の懸濁流体中に分散され、そうすることで、帯電粒子の安定化された対イオンを提供することができるという利点を有する。結局、イオン結合ポリマーは、粒子のための安定化ポリマーおよび電荷制御剤の両方として機能する。
【００３３】
Ｉ（ｃ）  原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）方法
さらに代替として、重合を開始可能な基が、最初に色素粒子に結合され、ポリマーが、この開始基から形成されてもよい。開始基は、前述の方法のいずれかにおいて共有またはイオン結合によってポリマー表面に結合されてもよい。このプロセスの第１の段階では、粒子の表面は、粒子表面と反応することができる１つの基と、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）のための開始部位を提供する第２の基とを有する二官能性試薬で処理される。ＡＴＲＰ開始部位は、例えば、ベンジル性の塩素または他のハロゲン原子であり得る。得られた粒子は、次いで、原子移動ラジカル重合性モノマー（例えば、メタクリル酸メチル）で処理されてポリマーを粒子表面上に形成する。ＡＴＲＰは、第１のモノマーとの重合反応が、反応混合物を冷却することによって停止され、第１のモノマーが、第２のモノマーによって置換され、反応は、その後、反応混合物の温度を上昇させることによって再開されて、第２のモノマーの重合を第１のモノマーの以前に形成されたポリマーの末端に生じさせることができるという利点を有する。これらのステップは、第３のモノマーの導入とともに繰り返されてもよい。このプロセスは、粒子上に、２つの（またはそれを上回る）モノマーのブロックコポリマーを形成する。
【００３４】
この方法は、粒子上におけるＡＴＲＰ開始部位の使用に制限されず、また、他のタイプの開始部位、例えば、イオン性またはフリーラジカル開始部位の使用も含む。また、前述の二官能性試薬は、単一のモノマー試薬である必要はなく、それ自体がポリマー性であることができる。
【００３５】
ＡＴＲＰ方法もまた、無機色素により好適である。
【００３６】
この項における方法は、１つを上回る段階および／または１つを上回るタイプの重合を含んでもよい。例えば、ＡＴＲＰのための開始部位を提供する基を含有する少なくとも１つのモノマー（例えば、クロロメチルスチレン）を含むモノマーの混合物が使用される場合を除いて、粒子は、最初に前述のフリーラジカル重合方法に供される。したがって、粒子上に、ＡＴＲＰ開始部位を含有するポリマー鎖が、形成される。フリーラジカル重合が、完了された後、粒子は、次いで、ポリマー側鎖がＡＴＲＰ開始部位から形成され、したがって、ＲＧＰプロセスによって形成される主鎖と、ＡＴＲＰによって形成される側鎖とを有する「超分岐」ポリマーを生産するように、ＡＴＲＰに供される。このタイプのポリマー構造は、典型的には電気泳動ディスプレイ内の懸濁流体として使用される、非イオン性流体媒体中の帯電粒子の懸濁を安定化させるのに非常に有利であることが見出された。類似タイプの超分岐ポリマーが、ＲＧＰステップにおいて使用されるモノマーの混合物中に、安定フリーラジカル重合（ＳＦＲＰ）のための開始基を含有するモノマーを含むことによって生産することができた。このＳＦＲＰ開始基は、ＲＧＰステップにおいて使用される条件下で重合を本質的に開始しないように選定される。ＲＧＰステップが完了した後、粒子は、次いで、ＳＦＲＰに供され、超分岐ポリマーを生産する。
【００３７】
加えて、重合性基および開始剤が、表面に共有またはイオン結合可能な１つの基と、要求される重合性または開始官能価を提供する第２の基とを有する任意の二官能性試薬を使用して、粒子の表面に結合されてもよい。２つの基の独立機能は、同一の重合性または開始官能価を保ちながら、方法を異なるタイプの粒子に適合させる優れた柔軟性を提供する利点を有し、したがって、プロセスの後の段階は、コーティングされる粒子のタイプを変化させる結果として、あったとしても、わずかな変更しか必要としないであろう。
【００３８】
所望の重合性または開始官能価を提供するために使用される試薬を「二官能」と記載する際、試薬は、各タイプの１つを上回る基を含有してもよく、実際、ある場合には、一方または両方のタイプの１つを上回る基を提供することが望ましくあり得る。例えば、１つを上回るイオン性部位を有する重合開始剤が、公知であって（４，４'−アジビス（４−シアノ吉草酸）等）、そのような開始剤は、この方法において使用されてもよい。また、二官能性試薬は、粒子表面に結合する能力を有する反復単位と、所望の重合性または開始官能価を有する他の反復単位とを含有するポリマーの形態を有してもよく、そのようなポリマー二官能性試薬は、通常、これらのタイプの両方の複数の反復単位を含有する。
【００３９】
使用される重合性および開始基は、関連の基が粒子表面に結合するために使用される反応と親和性があることを条件として、当技術分野において公知のもののいずれであってもよい。多くの例が、米国特許第６，８２２，７８２号に与えられている。
【００４０】
一般に、前述の表面グラフト方法から調製される粒子は、粒子表面に化学的に結合される、またはその周囲に架橋結合されるポリマーの約１〜約１５重量％を有する。色素表面は、毛状ポリマー鎖と結合される。ポリマー鎖は、電気泳動流体に部分的または完全に溶解される。
【００４１】
ＩＩ．代替表面修飾方法
別のタイプの表面修飾方法は、ポリマーのシェルまたはマトリクス内にカプセル化された１つまたはそれを上回るコア粒子を有する粒子を生産する。ポリマーのシェルまたはマトリクスは、電気泳動流体中で可溶性ではない。カプセル化された粒子上にはポリマー鎖が存在し、安定化剤として作用して粒子を電気泳動流体中に分散可能にするのに役立つ。ポリマー鎖は、流体中で可溶性である。
【００４２】
ポリマーマトリクスおよび安定化剤は、未加工色素表面と化学結合を有しない。それは、好適な溶媒を用いて洗い流すことができる。ポリマー含有量は、１０〜８０重量％の範囲内であり得る。
【００４３】
通常、有機色素は、概して、余剰分子を化学的に結合することが非常に困難な表面を伴う結晶構造を有するため、カプセル化方法を通して修飾することができる。表面グラフトは、発色団を破壊し、色素の色を変化させ得るため、有機色素にとって重要な課題である。
【００４４】
方法は、米国公開第２０１２−０１９９７９８号および第２０１３−０１７５４７９号に説明されており、その内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【００４５】
コア粒子は、前述のもの、有機色素であっても無機色素であっても、いずれであってもよい。
【００４６】
コア粒子は、任意選択で、表面処理されてもよい。表面処理は、最終粒子を形成する際、反応媒体中のモノマーに対するコア色素粒子の親和性またはモノマーとの化学結合を改善する。例として、表面処理は、アクリレート、ビニル、−ＮＨ２、−ＮＣＯ、−ＯＨ等の官能基を有する有機シランを用いて実施されてもよい。これらの官能基は、モノマーとの化学反応を受けてもよい。色素を事前処理するために使用されることができる他の有機材料として、分散剤として作用するポリマーまたはオリゴマー、例えば、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエチレン、ポリエステル、ポリシロキサン等が挙げられる。
【００４７】
表面処理はまた、シリカ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等、またはそれらの組み合わせを含む、無機材料からも生じることができる。ケイ酸ナトリウムまたはテトラエトキシシランが、シリカコーティングのための共通の前駆体として使用されてもよい。
【００４８】
さらに、表面処理は、任意選択で、電荷発生または電荷制御剤との相互作用を可能にする官能基を有してもよい。
【００４９】
コア粒子および表面処理材料は、１つの単一の単位として挙動すべきである。次いで、コア粒子は、以下のプロセスを通してポリマーでカプセル化される。
【００５０】
ＩＩ（ａ）  分散重合方法
無機または有機コア粒子のいずれの場合も、最終粒子は、この方法によって形成されてもよい。分散重合の間、モノマーは、コア色素粒子の周囲に重合化される。反応媒体として選択される溶媒は、モノマーおよび形成されるポリマー鎖の両方のために良好な溶媒であるが、形成されているポリマーシェルに対して非溶媒でなければならない。例えば、Ｉｓｏｐａｒ  Ｇ（登録商標）の脂肪族炭化水素溶媒では、モノマーメタクリル酸メチルは可溶性であるが、重合後に結果として生じるポリメタクリル酸メチルは可溶性ではない。
【００５１】
ポリマーシェルは、最終粒子が分散される溶媒と完全に非親和性または比較的に非親和性でなければならない。好適なモノマーは、スチレン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、ビニルピリジン、ｎ−ビニルピロリドン、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等の前述のものであり得る。
【００５２】
電荷発生のために官能基を組み込むために、コモノマーが、反応媒体に添加されてもよい。コモノマーは、直接複合色素粒子を帯電させるか、またはディスプレイ流体中の電荷制御剤との相互結合を有して所望の電荷極性および電荷密度を複合色素粒子にもたらすかのいずれであってもよい。好適なコモノマーとして、ビニルベンジルアミノエチルアミノ−プロピル−トリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、ビニルホスホン酸、２−アクリルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸、２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド等が挙げられ得る。
【００５３】
粒子の表面上のポリマー鎖は、通常、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリシロキサン、またはそれらの混合物等の高分子量ポリマーから形成される。ポリマー鎖は、溶媒中の粒子の分散を促進および安定化させる。
【００５４】
ポリマー鎖は、形成されているポリマーシェルの表面に吸着する、その中に組み込まれる、またはそこに化学的に結合される、反応性および重合性のマクロモノマーであってもよい。ポリマー鎖としてのマクロモノマーは、粒子サイズおよび系のコロイド状安定性を決定する。
【００５５】
マクロモノマーは、アクリレート末端化またはビニル末端化マクロ分子であってもよく、これは、アクリレートまたはビニル基が反応媒体中でモノマーと共重合し得るため好適である。
【００５６】
マクロモノマーは、好ましくは、最終粒子を炭化水素溶媒中で安定化させ得るロングテールＲを有する。
【００５７】
あるタイプのマクロモノマーは、以下に示されるようなアクリレート末端化ポリシロキサン（Ｇｅｌｅｓｔ、ＭＣＲ−Ｍ１１、ＭＣＲ−Ｍ１７、ＭＣＲ−Ｍ２２）である。
【化１】
2018515810.tif 000002
【００５８】
プロセスのために好適な別のタイプのマクロモノマーは、以下に示されるようなＰＥ−ＰＥＯマクロモノマーである。
ＲｍＯ−［−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−］ｎ−ＣＨ２−フェニル−ＣＨ＝ＣＨ２
または
ＲｍＯ−［−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−］ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２
【００５９】
置換基Ｒはポリエチレン鎖であってもよく、ｎは１〜６０であり、ｍは１〜５００である。これらの化合物の合成は、Ｄｏｎｇｒｉ  Ｃｈａｏ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  Ｖｏｌ．  ２３，  ｎｏ．９，  １０４５  （１９９１）およびＫｏｉｃｈｉ  Ｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ，  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，  １９９１，  ２４，  ２３４８に見出され得る。
【００６０】
別のタイプの好適なマクロモノマーは、以下に示されるようなＰＥマクロモノマーである。
ＣＨ３−［−ＣＨ２−］ｎ−ＣＨ２Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２
ｎはこの場合３０〜１００である。このタイプのマクロモノマーの合成は、Ｓｅｉｇｏｕ  Ｋａｗａｇｕｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ，  Ｄｅｓｉｇｎｅｄ  Ｍｏｎｏｍｅｒｓ  ａｎｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，  ２０００，  ３，  ２６３に見出され得る。
【００６１】
ＩＩ（ｂ）リビングラジカル分散重合方法
代替として、粒子は、リビングラジカル分散重合によって調製されてもよい。この方法は、有機および無機色素の両方に適用されてもよいが、有機色素により好適であり得る。
【００６２】
リビングラジカル分散重合技法は、色素粒子およびモノマーを反応媒体中に分散させてプロセスを開始することによって、前述の分散重合に類似する。
【００６３】
シェルを形成するためのプロセスにおいて使用されるモノマーとして、スチレン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、ビニルピリジン、ｎ−ビニルピロリドン、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等が挙げられ得る。
【００６４】
しかしながら、この代替プロセスでは、複数のリビング末端は、シェルの表面上に形成される。リビング末端は、リビングラジカル重合のために、ＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ）、ＲＡＦＴ（可逆的付加−開裂連鎖移動）試薬等の剤を反応媒体中に添加することによって生成されてもよい。
【００６５】
さらなるステップでは、第２のモノマーが、反応媒体に添加され、リビング末端を第２のモノマーと反応させ、ポリマー鎖を形成させる。第２のモノマーは、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸２‐エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ｎ−オクタデシル、メタクリル酸ｎ−オクタデシル等であってもよい。
【００６６】
ポリマー鎖は、粒子がその溶媒中の粒子の分散を促進するように分散される溶媒と親和性があるべきである。
【００６７】
ポリマー鎖のためのモノマーは、ヒドロキシエチルメタクリレートと、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸２‐エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ｎ−オクタデシル、メタクリル酸ｎ−オクタデシル等の非極性溶媒と親和性がある他のアクリル酸との混合物であってもよい。
【００６８】
本発明の利点は、色飽和および色輝度を含み、これは、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系によって測定され得る。驚くべきことに、あるレベルの電荷電位を担持する有機色（非白色かつ非黒色）粒子と、同一電荷極性を担持する無機色（同様に非白色かつ非黒色）粒子とを伴う電気泳動流体は、電気泳動流体中に共存する２つのタイプの同一帯電有機色粒子を伴う電気泳動流体よりはるかに優れた色性能を示し得ることが見出された。さらに、本発明の系は、２つの色状態がより短い波形を用いて切り替えられることを可能にし、より高度な切替速度につながる。
【００６９】
本発明の系内の無機および有機色素は、異なる表面修飾化学を有するため、有機色色素の無機色色素からの分離は、はるかに容易である。これは、より飽和された色状態およびより高度なコントラスト比を可能にする。
【実施例】
【００７０】
発明者らによって実施された実験では、電気泳動流体は、異なる色の複数のタイプの帯電粒子を有していた。複数のタイプの帯電粒子の中で、赤色および青色の粒子は正に帯電された。
【００７１】
サンプルＡでは、赤色および青色の粒子は両方とも、有機色素（すなわち、それぞれ、ＰＲ２５４およびＰＢ１５）から形成し、同一の方法、すなわち、分散重合を用いて表面処理した。
【００７２】
サンプルＢでは、赤色粒子は有機色素（すなわち、ＰＲ２５４）から形成し、分散重合によって表面処理したが、他方、青色粒子は無機色素（すなわち、ＰＢ２８）から形成し、フリーラジカル重合方法によって表面処理した。
【００７３】
これら２つのサンプルを異なる色状態に駆動したとき、サンプルＡは、有機赤色粒子および有機青色粒子が同一の電荷制御剤Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ１７Ｋについて流体中で競合しため、赤色状態を表示し得ず、２つのタイプの粒子は適切に分離され得ないことが見出された。対照的に、サンプルＢは、そのような問題を有さず、赤色および青色を良好な色飽和および輝度で表示することが可能であった。
【００７４】
本発明の電気泳動流体は、ディスプレイセル内に充填される。ディスプレイセルは、その内容全体が参考として本明細書に援用される米国特許第６，９３０，８１８号に記載されるようなコップ状マイクロセルであってもよい。ディスプレイセルはまた、それらの形状またはサイズにかかわらず、マイクロカプセル、マイクロチャネル等の他のタイプのマイクロコンテナであってもよい。これらの全ては、本願の範囲内である。
【００７５】
本発明は、その具体的実施形態を参照して説明されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が行われ得、均等物が置換され得ることが、当業者によって理解されるべきである。加えて、特定の状況、材料、組成物、プロセス、１つまたは複数のプロセスステップを、本発明の目的、精神および範囲に適合させるように、多くの修正が行われ得る。全てのそのような修正は、本明細書に添付される請求項の範囲内であることを意図している。
【国際調査報告】
2018515810.tif 000003