ES2947325T3 - Aditivos poliméricos utilizados en medios de pantalla electroforética en color - Google Patents

Abstract

Se puede incorporar un medio electroforético en una pantalla electroforética que incluye una dispersión que contiene un fluido no polar, una pluralidad de partículas coloreadas con la primera carga, poliisobutileno y un aditivo seleccionado de copolímeros de aromáticos vinílicos y al menos un hidrocarburo que tiene de 2 a 5 carbonos y al menos un doble enlace. El copolímero y la proporción del copolímero a poliisobutileno se seleccionan de manera que se mantenga el rendimiento de biestabilidad mientras se mejora el rendimiento del estado de color de la pantalla. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aditivos poliméricos utilizados en medios de pantalla electroforética en color

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a pantallas electroforéticas en color y aditivos poliméricos que fomentan la biestabilidad de los medios electroforéticos en las pantallas en color sin degradar el rendimiento del color.

Las pantallas electroforéticas basadas en partículas han sido objeto de una intensa investigación y desarrollo durante varios años. En dichas pantallas, una pluralidad de partículas cargadas (a veces denominadas partículas de pigmento) se mueven a través de un fluido bajo la influencia de un campo eléctrico. El campo eléctrico normalmente es proporcionado por una película conductora o un transistor, tal como un transistor de efecto de campo. Las pantallas electroforéticas tienen buen brillo y contraste, amplios ángulos de visión, biestabilidad de estado y bajo consumo de energía en comparación con las pantallas de cristal líquido. Dichas pantallas electroforéticas tienen velocidades de conmutación más lentas que las pantallas LCD, sin embargo, las pantallas electroforéticas normalmente son demasiado lentas para mostrar video en tiempo real. Adicionalmente, las pantallas electroforéticas pueden ser lentas a bajas temperaturas debido a que la viscosidad del fluido limita el movimiento de las partículas electroforéticas. A pesar de estas deficiencias, las pantallas electroforéticas se pueden encontrar en productos cotidianos tales como libros electrónicos (e-readers), teléfonos móviles y fundas para teléfonos móviles, tarjetas inteligentes, letreros, relojes, etiquetas de estantes y memorias USB.

Una pantalla de imagen electroforética (EPID) normalmente comprende un par de electrodos en forma de placa separados. Al menos una de las placas de electrodos, normalmente en el lado de visualización, es transparente. Entre las dos placas de electrodos está encerrado un fluido electroforético que comprende un disolvente dieléctrico con partículas de pigmento cargadas dispersas en el mismo. Un fluido electroforético puede tener un tipo de partículas de pigmento cargadas dispersas en un disolvente o mezcla de disolventes de un color de contrastante. En este caso, cuando se impone una diferencia de voltaje entre las dos placas de electrodos, las partículas de pigmento migran por atracción a la placa de polaridad opuesta a la de las partículas de pigmento. Por tanto, el color que se muestra en la placa transparente puede ser el color del disolvente o el color de las partículas de pigmento. La inversión de la polaridad de la placa provocará que las partículas migren a la placa opuesta, invirtiendo de este modo el color. Alternativamente, un fluido electroforético puede tener dos tipos de partículas de pigmento de colores contrastes y con cargas opuestas, y los dos tipos de partículas de pigmento se dispersan en un disolvente transparente o en una mezcla de disolventes. En este caso, cuando se impone una diferencia de voltaje entre las dos placas de electrodos, los dos tipos de partículas de pigmento se moverían a extremos opuestos (superior o inferior) en una celda de pantalla. Por tanto, uno de los colores de los dos tipos de partículas de pigmento se vería en el lado de visualización de la celda de pantalla.

Numerosas patentes y solicitudes asignadas a o en nombre del "Massachusetts Institute of Technology" (MIT), E Ink Corporation, E Ink California, LLC y compañías relacionadas describen diferentes tecnologías utilizadas en medios electroópticos y electroforéticos encapsulados y de microceldas. En una pantalla electroforética de microceldas, las partículas de pigmento cargadas se retienen dentro de una pluralidad de cavidades formadas dentro de un medio portador, normalmente una película polimérica. Las tecnologías descritas en estas patentes y solicitudes incluyen:

(a) Partículas electroforéticas, fluidos y aditivos de fluidos; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU N.° 5.961.804; 6.017.584; 6.120.588; 6.120.839; 6.262.706; 6.262.833; 6.300.932; 6.323.989; 6.377.387 6.515.649; 6.538.801; 6.580.545 6.652.075 6.693.620 6.721.083 6.727.881 6.822.782 6.831.771 6.870.661 6.927.892; 6.956.690; 6.958.849 7.002.728 7.038.655 7.052.766 7.110.162 7.113.323 7.141.688 7.142.351 7.170.670; 7.180.649; 7.226.550 7.230.750 7.230.751 7.236.290 7.247.379 7.277.218 7.286.279 7.312.916 7.375.875; 7.382.514; 7.390.901 7.411.720 7.473.782 7.532.388 7.532.389 7.572.394 7.576.904 7.580.180 7.679.814; 7.746.544; 7.767.112 7.848.006 7.903.319 7.951.938 8.018.640 8.115.729 8.119.802 8.199.395 8.257.614; 8.270.064; 8.305.341 8.361.620 8.363.306 8.390.918 8.582.196 8.593.718 8.654.436 8.902.491 8.961.831; 9.052.564; 9.114.663; 9.158.174; 9.341.915; 9.348.193; 9.361.836; 9.366.935; 9.372.380; 9.382.427; y 9.423.666; y las publicaciones de solicitud de patente de EE. UU. N.° 2003/0048522; 2003/0151029 2003/0164480; 2003/0169227; 2003/0197916; 2004/0030125; 2005/0012980; 2005/0136347; 2006/0132896 2006/0281924; 2007/0268567; 2009/0009852; 2009/0206499; 2009/0225398; 2010/0148385; 2011/0217639 2012/0049125; 2012/0112131; 2013/0161565; 2013/0193385; 2013/0244149; 2014/0011913; 2014/0078024 2014/0078573; 2014/0078576; 2014/0078857; 2014/0104674; 2014/0231728; 2014/0339481; 2014/0347718 2015/0015932; 2015/0177589; 2015/0177590; 2015/0185509; 2015/0218384; 2015/0241754; 2015/0248045 2015/0301425; 2015/0378236; 2016/0139483; y 2016/0170106;

(b) Estructuras de microceldas, materiales de pared y métodos para formar microceldas; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 7.072.095 y 9.279.906;

(d) Métodos para llenar y sellar las microceldas; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 7.144.942 y 7.715.088;

(e) Películas y submontajes que contienen materiales electroópticos; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 6.982.178 y 7.839.564;

(f) Planos posteriores, capas adhesivas y otras capas auxiliares y métodos utilizados en pantallas; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 7.116.318 y 7.535.624;

(g) Formación de color y ajuste de color; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 7.075.502 y 7.839.564; (h) Métodos para activar pantallas; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 7.012.600 y 7.453.445; (i) Aplicaciones de pantallas; véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 7.312.784 y 8.009.348; y (j) Pantallas no electroforéticas, como se describe en la patente de EE. UU. N.° 6.241.921 y en la publicación de solicitud de patente de EE. UU. N.° 2015/0277160; y aplicaciones de la tecnología de encapsulación y microceldas distintas a las pantallas; véanse, por ejemplo, las publicaciones de solicitud de patente de EE. UU. N.° 2015/0005720 y 2016/0012710.

Muchos medios electroforéticos comerciales muestran prácticamente solo dos colores, con un degradado entre los extremos blanco y negro, conocido como "escala de grises". Dichos medios electroforéticos utilizan o bien un solo tipo de partícula electroforética que tiene un primer color en un fluido coloreado que tiene un segundo color diferente (en cuyo caso, el primer color se muestra cuando las partículas se encuentran junto a la superficie de visualización de la pantalla y el segundo color se muestra cuando las partículas están separadas de la superficie de visualización), o un primer y un segundo tipo de partículas electroforéticas que tienen un primer y un segundo color diferente en un fluido incoloro. En el último caso, el primer color se muestra cuando el primer tipo de partículas se encuentra junto a la superficie de visualización de la pantalla y el segundo color se muestra cuando el segundo tipo de partículas se encuentra junto a la superficie de visualización). Normalmente, los dos colores son blanco y negro.

Si se desea una pantalla a todo color, se puede depositar una matriz de filtros de colores sobre la superficie de visualización de la pantalla monocromática (blanco y negro). Las pantallas con matrices de filtros de colores dependen del uso compartido de áreas y la mezcla de colores para crear estímulos de color. El área de pantalla disponible se comparte entre tres o cuatro colores primarios, tales como rojo/verde/azul (RGB) o rojo/verde/azul/blanco (RGBW), y los filtros se pueden disponer en patrones repetidos unidimensionales (franja) o bidimensionales (2x2). En la técnica también se conocen otras elecciones de los colores primarios o más de tres primarios. Los tres (en el caso de las pantallas RGB) o cuatro (en el caso de las pantallas RGBW) subpíxeles se eligen lo suficientemente pequeños para que, a la distancia de visualización prevista, se mezclen visualmente en un único píxel con un estímulo de color uniforme ("mezcla de colores").

Aunque aparentemente simple, los medios y los dispositivos electroforéticos muestran comportamientos complejos. Por ejemplo, se ha descubierto que los simples pulsos de voltaje de "encendido/apagado" son insuficientes para lograr un texto de alta calidad en los lectores electrónicos. Más bien, se necesitan "formas de onda" complicadas para conducir las partículas entre estados y asegurar que el nuevo texto mostrado no conserve una memoria del texto anterior, es decir, un "fantasma". Véase, por ejemplo, la solicitud de patente de EE. UU. N.° 20150213765. Combinado con las complejidades de los campos eléctricos, la fase interna, es decir, la mezcla de partículas (pigmento) y fluido, puede presentar un comportamiento inesperado debido a las interacciones entre las especies cargadas y el entorno circundante (tal como un medio de encapsulación) tras la aplicación de un campo eléctrico. Adicionalmente, los comportamientos inesperados pueden resultar de impurezas en el fluido, pigmentos o medio de encapsulación. Por consiguiente, es difícil predecir cómo responderá una pantalla electroforética a las variaciones en la composición de la fase interna.

Se ha descubierto, por ejemplo, en la patente de EE. UU. N.° 7.170.670, que la adición de determinados polímeros, tal como poliisobutileno, al fluido de suspensión utilizado en las pantallas electroforéticas proporciona un aumento en la estabilidad de la imagen, es decir, la biestabilidad, mayor de lo que se puede explicar por el aumento de la viscosidad del fluido causado por la adición del polímero. Por consiguiente, el uso de estos polímeros en el fluido de suspensión permite aumentos sustanciales en la estabilidad de la imagen sin un aumento excesivo en el tiempo de conmutación de la pantalla. Sin embargo, se ha encontrado que la introducción de estos polímeros da como resultado una degradación del estado de color cuando se utilizan en medios electroforéticos coloreados.

El documento US 2003/0002132 A1 describe una tinta electroforética fotocromática (medio) que comprende un fluido no polar y una pluralidad de partículas cargadas que comprenden una mezcla de un agente quelante y un material de espiropirano de fórmula específica. El medio electroforético también puede contener un copolímero de un compuesto aromático de vinilo y un hidrocarburo que tenga de 2 a 5 átomos de carbono y al menos un doble enlace, por ejemplo, Crayton G701 o poli(estireno-b-butileno). El medio electroforético también puede contener un agente de control de carga; entre los numerosos agentes de control de carga enumerados se encuentran las succinimidas de poliisobutileno.

Por tanto, existe la necesidad de medios electroforéticos mejorados y pantallas que tengan una biestabilidad mejorada sin sacrificar el rendimiento del estado del color.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un medio electroforético que es generalmente similar al de la patente de EE. UU. N.° 7.170.670 mencionada anteriormente y es de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas. Se selecciona el copolímero y la relación entre el copolímero y el poliisobutileno, de modo que se mantenga el rendimiento de biestabilidad mientras se mejora el rendimiento del estado de color de la pantalla.

El medio electroforético de la invención puede estar encapsulado, por ejemplo, en una microcelda o un coacervado de proteína, como se ha analizado en la sección de Antecedentes. Además, los medios electroforéticos de la invención se pueden dispersar en una matriz polimérica. Los medios electroforéticos encapsulados o dispersos en polímero pueden incorporarse en un laminado de plano frontal (FPL) y/o pantallas electroópticas como se describe en los Antecedentes. Dichos materiales se pueden utilizar para crear pantallas de imágenes electroforéticas (EPID), letreros o materiales arquitectónicos que cambiarán de apariencia tras recibir una señal.

Breve descripción de la figura

La Figura 1 es un gráfico que representa los valores del estado rojo (Red a*) frente a la concentración de poliisobutileno utilizando los datos proporcionados en la Tabla 1.

Descripción detallada

El rendimiento de diferentes tipos de medios electroforéticos se puede mejorar incluyendo la combinación de aditivos descrita en el presente documento. Por ejemplo, la combinación de poliisobutileno con un copolímero de acuerdo con la invención puede mejorar la biestabilidad de los medios electroforéticos, así como mantener o mejorar el rendimiento del estado de color en comparación con el rendimiento del color de los medios electroforéticos que carecen del copolímero.

Los términos biestable y biestabilidad se utilizan en el presente documento en su significado convencional en la técnica para referirse a pantallas que comprenden elementos de visualización que tienen un primer y un segundo estado de visualización que difieren en al menos una propiedad óptica, y de modo que después de que se haya activado cualquier elemento dado, mediante un pulso de direccionamiento de duración finita, adopta su primer o segundo estado de visualización, después de que el pulso de direccionamiento haya terminado, ese estado persistirá al menos varias veces, por ejemplo, al menos cuatro veces, la duración mínima del pulso de direccionamiento requerido para cambiar el estado del elemento de visualización. En la patente de EE. UU. N.° 7.170.670 se muestra que algunas pantallas electroforéticas basadas en partículas con capacidad de escala de grises son estables no solo en sus estados extremos de blanco y negro, sino también en sus estados intermedios de gris, y lo mismo ocurre con algunos otros tipos de pantallas electroópticas. Este tipo de pantalla se denomina propiamente multiestable en lugar de biestable, aunque por conveniencia el término biestable puede utilizarse en el presente documento para cubrir pantallas tanto biestables como multiestables.

En una realización de la presente invención, un medio electroforético comprende una dispersión. La dispersión comprende un fluido no polar, una pluralidad de primeras partículas cargadas, poliisobutileno y un aditivo que comprende un copolímero de estireno, etileno y propileno.

Para garantizar que el poliisobutileno y el copolímero no se absorban sustancialmente en las partículas electroforéticas, la combinación de aditivos y fluido no polar de suspensión debe ser deseablemente de tal modo que el fluido sea al menos un disolvente theta para poliisobutileno y el copolímero esté a temperatura ambiente. Para ampliar el intervalo de temperatura de la estabilidad de imagen mejorada, es óptimo si el fluido es al menos un disolvente moderadamente bueno a bueno para los aditivos de estabilidad de imagen. Un método para elegir una combinación apropiada de aditivo/fluido es representar gráficamente la viscosidad intrínseca de la combinación frente al peso molecular de los aditivos; las combinaciones deseables son aquellas en las que la pendiente del mejor ajuste lineal del logaritmo de la viscosidad intrínseca frente al logaritmo del peso molecular es de al menos 0,5, y deseablemente está en el intervalo de aproximadamente 0,55 a aproximadamente 0,8.

Normalmente, el fluido de suspensión utilizado en las pantallas electroforéticas es un hidrocarburo alifático no polar (solo o en combinación con un hidrocarburo halogenado) y con dichos fluidos, se prefiere que los aditivos sean polímeros de hidrocarburo prácticamente libres de grupos funcionales, tales como sustituyentes ionizables o iónicos, que pueden provocar que el aditivo interactúe con sitios químicos en las partículas electroforéticas, o que se adsorba físicamente a las superficies de las partículas electroforéticas.

Para medios electroforéticos con fluidos de suspensión de hidrocarburos alifáticos/hidrocarburos halogenados, los aditivos son una combinación del copolímero y poliisobutileno (poli-2-metilpropeno). Opcionalmente, también se puede utilizar una diversidad de otros tipos de polímeros, por ejemplo, polisiloxanos y, en particular, polidimetilsiloxano. El poliisobutileno está disponible en el mercado en intervalos de peso molecular apropiados para su uso en la presente invención, barato, estable a altas temperaturas, resistente a la oxidación y sin contener componentes fácilmente reactivos o ionizables. Como ya se ha mencionado, los componentes iónicos o ionizables son indeseables en el polímero ya que la liberación de dichos componentes en el fluido de suspensión podría provocar cambios indeseables en las cargas de las partículas electroforéticas y, por tanto, en sus movilidades electroforéticas. Deseablemente, el poliisobutileno tiene un peso molecular promedio en número superior a 100.000, y preferentemente en el intervalo de aproximadamente 150.000 a aproximadamente 3.000.000, y un peso molecular promedio en peso superior a 100.000 y preferentemente en el intervalo de aproximadamente 300.000 a aproximadamente 3.000.000; pueden utilizarse intervalos de peso molecular similares con otros polímeros. Los poliisobutilenos que caen dentro de estos intervalos de peso molecular están fácilmente disponibles en el mercado, por ejemplo, de Sigma-Aldrich, Inc., P.O. Box 2060, Milwaukee Wis. 53201 con los números de catálogo 18145-5 y 18146-3. El poliisobutileno también tiene deseablemente un peso molecular promedio en viscosidad en el intervalo de aproximadamente 200.000 a 1.200.000 g/mol.

El copolímero es preferentemente no absorbente sobre las partículas y puede comprender un copolímero dibloque que tiene un primer bloque soluble en el fluido y un segundo bloque no hinchable por el fluido.

La presencia de una proporción sustancial de grupos aromáticos puede provocar una mala solubilidad o adsorción de un aditivo sobre las partículas electroforéticas cuando el fluido de suspensión es una mezcla a partes iguales en peso de un hidrocarburo alifático y un hidrocarburo halogenado. Por lo tanto, para el aditivo de copolímero se debe seleccionar una relación entre unidades monoméricas aromáticas de vinilo y unidades monoméricas de alqueno, para que se evite un efecto no deseado sobre el fluido de suspensión. Los copolímeros contienen preferentemente de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 50 por ciento, más preferentemente del 20 al 40 por ciento, de estireno en peso.

La cantidad de aditivo para mejorar la biestabilidad y el rendimiento del color en cualquier sistema específico varía según el grado de estabilidad de imagen requerido, el peso molecular de los aditivos y el tiempo máximo de conmutación del medio que se puede tolerar. Sin embargo, de manera orientativa, es deseable que los aditivos combinados (es decir, el peso combinado de poliisobutileno y copolímero) se añadan en una cantidad de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 2,5 por ciento en peso del fluido de suspensión, y preferentemente en una cantidad de aproximadamente el 0,5 a aproximadamente el 1 por ciento en peso. Por debajo de aproximadamente un 0,1 por ciento, dependiendo del peso molecular del polímero, el polímero produce poco o ningún aumento en la estabilidad de la imagen aparte del atribuible al aumento en la viscosidad del fluido de suspensión, mientras que las concentraciones de polímero por encima del 2,5 por ciento provocan un aumento de la viscosidad que puede hacer que los tiempos de conmutación sean inaceptables. La relación en peso entre poliisobutileno y copolímero en la dispersión puede ser de 1:5 a 5:1, más preferentemente de 1:3 a 3:1.

El medio electroforético de la invención puede incluir uno o más tipos de partículas cargadas. Para los fines de esta invención, una partícula es cualquier componente que está cargado o es capaz de adquirir una carga (es decir, tiene o es capaz de adquirir movilidad electroforética), y, en algunos casos, esta movilidad puede ser cero o cercana de cero (es decir, las partículas no se moverán). Por ejemplo, el medio electroforético puede incluir el primero, segundo, tercero, cuarto, quinto o sexto tipo de partículas cargadas. Las partículas pueden variar en carga, densidad, hidrofobicidad y/o potencial zeta. Diferentes combinaciones de grupos de partículas pueden tener polaridades de carga opuesta relacionadas entre sí. También, las partículas pueden tener diferentes colores, tales como magenta, rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul, violeta, negro y blanco. Por ejemplo, en una realización de la presente invención, un medio electroforético puede comprender una pluralidad de las primeras, segundas y terceras partículas cargadas dispersas en un fluido no polar, en donde las primeras partículas cargadas son magenta, rojo, amarillo, verde, cian o azul, las segundas partículas cargadas son blancas y tienen una carga opuesta a la carga de las primeras partículas cargadas, y las terceras partículas cargadas son negras y tienen una carga similar a la carga de las primeras partículas cargadas.

Las partículas utilizadas en las diferentes realizaciones de la presente invención también pueden incluir opcionalmente partículas incoloras o transparentes. El medio electroforético puede incluir adicionalmente tensioactivos, tales como los tensioactivos iónicos, es decir, tensioactivos que tienen un grupo principal de amina cuaternaria.

Hay mucha flexibilidad en la elección de partículas ya conocidas por los expertos en la materia de las pantallas electroforéticas. Las consideraciones típicas para la partícula electroforética son sus propiedades ópticas, propiedades eléctricas y su química superficial. El pigmento también debe ser insoluble en el fluido de suspensión. Las partículas pueden tratarse superficialmente para mejorar la carga o la interacción con un agente de carga, o para mejorar la dispersabilidad. Las partículas pueden ser, por ejemplo, partículas inorgánicas, pigmentos puros, pigmentos teñidos (lacados) o compuestos de pigmento/polímero, o cualquier otro componente que esté cargado o sea capaz de adquirir una carga.

Ejemplos de pigmentos inorgánicos incluyen, pero sin limitación, TiO² , ZrO² , ZnO, AhO³ , pigmento negro de CI 26 o 28 o similares (por ejemplo, espinela negra de ferrita de manganeso o espinela negra de cromita de cobre). Partículas, tales como las partículas de titania se pueden recubrir con un óxido de metal, tal como óxido de aluminio u óxido de silicio, por ejemplo.

Los pigmentos puros útiles incluyen, pero sin limitación, PbCrO⁴ , Cyan blue GT 55-3295 (American Cyanamid Company, Wayne, N.J.), Cibacron Black BG (Ciba Company, Inc., Newport, Del.) , Cibacron Turquoise Blue G (Ciba), Cibalon Black BGL (Ciba), Orasol Black B^r G (Ciba), Orasol Black RBL (Ciba), Negro Acetamina, CBS (E.I. du Pont de Nemours and Company, Inc., Wilmington, Del., en lo sucesivo abreviado "du Pont"), Crocein Scarlet N Ex (du Pont) (27290), Fiber Black VF (du Pont) (3023S), Luxol Fast Black L (du Pont) (Sol. negro 17), Nirosina Base N.° 424 (du Pont) (50415 B), Oil Black BG (du Pont) (Sol. negro 16), Rotalin Black RM (du Pont), Sevron Brilliant Red 3 B (du Pont); Basic Black DSC (Dye Specialties, Inc.), Hectolene Black (Dye Specialties, Inc.), Azosol Brilliant Blue B (GAF, Dyestuff and Chemical División, Wayne, N.J.) (Sol. azul 9), Azosol Brilliant Green BA (GAF) (Sol. verde 2), Azosol Fast Brilliant Red B (GAF), Azosol Fast Orange ^r A Conc. (^g A ^f ) (Sol. naranja 20), Azosol Fast Yellow GRA Conc. (GAF) (13900 A), Basic Black KMPA (GAF), Benzofix Black CN-CF (GAF) (35435), Cellitazol BNFV Ex Soluble CF (GAF) (Disp. negro 9), Celliton Fast Blue AF Ex Conc (GAF) (Disp. azul 9), Cyper Black IA (GAP) (Basic Black 3), Diamine Black CAP Ex Conc (GAF) (30235), Diamond Black EAN Hi Con. FC (GAF) (15710), Diamond Black PBBA Ex (GAF) (16505); Direct Deep Black EA Ex CF (GAF) (30235), Hansa Yellow G (GAF) (11680); Indanthrene Black BBK en polvo. (GAF) (59850), Indocarbon CLGS Conc. FC (GAF) (53295), Katigen Deep Black NND Hi Conc. FC (GAF) (15711), Rapidogen Black 3 G (GAF) (Negro azoico 4); Negro de cianina de sulfona BA-CF (GAF) (26370), Zambezi Black VD Ex Conc. (GAF)(30015); Rubanox Red CP-1495 (The Sherwin-Williams Company, Cleveland, Ohio) (15630); Raven 11 (Columbian Carbon Company, Atlanta, Ga.), (agregados de negro de carbón con un tamaño de partícula de aproximadamente 25 μm), Statex B-12 (Columbian Carbon Co.) (un negro de horno con un tamaño de partícula promedio de 33 μm) y verde cromo.

Los pigmentos lacados son partículas que tienen un colorante precipitado sobre las mismas o que están teñidas. Las lacas son sales metálicas de colorantes aniónicos fácilmente solubles. Estas son colorantes de estructura de azo, trifenilmetano o antraquinona que contiene uno o más grupos de ácido sulfónico o carboxílico. Suelen precipitarse por sal de calcio, bario o aluminio sobre un sustrato. Ejemplos típicos son la laca peacock blue (CI Pigment Blue 24) y el Persian orange (laca de CI Acid Orange 7), Black M Toner (GAF) (una mezcla de negro de carbón y colorante negro precipitado sobre una laca).

Una partícula oscura del tipo teñida puede construirse a partir de cualquier material absorbente de luz, como negro de carbón o materiales negros inorgánicos. El material oscuro también puede absorber selectivamente. Por ejemplo, se puede utilizar un pigmento verde oscuro. También se pueden formar partículas negras al teñir látex con óxidos metálicos, consistiendo dichos copolímeros de látex en cualquiera de butadieno, estireno, isopreno, ácido metacrílico, metacrilato de metilo, acrilonitrilo, cloruro de vinilo, ácido acrílico, sulfonato de estireno de sodio, acetato de vinilo, cloroestireno, dimetilaminopropilmetacrilamida, metacrilato de isocianoetilo y N-(isobutoximetacrilamida) e incluyendo opcionalmente compuestos de dieno conjugado tales como diacrilato, triacrilato, dimetilacrilato y trimetacrilato. Las partículas negras también pueden formarse mediante una técnica de polimerización por dispersión.

Los medios electroforéticos de acuerdo con las diferentes realizaciones de la presente invención pueden incorporarse en pantallas, o en laminados de plano frontal o laminados de plano frontal invertido que se acoplan a un plano posterior para formar una pantalla. Muchas de las patentes y solicitudes mencionadas anteriormente reconocen que las dispersiones que contienen los pigmentos y los aditivos descritos anteriormente pueden encapsularse en microcápsulas, por ejemplo. Asimismo, las paredes que rodean las microcápsulas discretas en un medio electroforético encapsulado podrían ser reemplazadas por una fase continua, produciendo así una denominada pantalla electroforética de dispersión por polímeros, en la que el medio electroforético comprende una pluralidad de gotitas discretas de un fluido electroforético y una fase continua de un material polimérico, y que las gotitas discretas de fluido electroforético dentro de dicha pantalla electroforética de dispersión por polímeros pueden considerarse como cápsulas o microcápsulas aunque la membrana de la cápsula discreta no esté asociada con cada gotita individual; véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. N.° 6.866.760. Por consiguiente, para los fines de la presente solicitud, dichos medios electroforéticos de dispersión por polímeros se consideran subespecies de medios electroforéticos encapsulados. Un tipo relacionado de pantalla electroforética es la denominada pantalla electroforética de microceldas. En una pantalla electroforética de microceldas, las partículas cargadas y el fluido no se encapsulan dentro de microcápsulas, sino que, en su lugar, se retienen dentro de una pluralidad de cavidades formadas dentro de un medio portador, normalmente una película polimérica. Véase, por ejemplo, las patentes de EE. UU. N.° 6.672.921 y 6.788.449, ambas asignadas a Sipix Imaging, Inc.

Una pantalla electroforética encapsulada normalmente no experimenta el modo de falla por agrupamiento y asentamiento de los dispositivos electroforéticos tradicionales y proporciona más ventajas, tales como la capacidad de imprimir o recubrir la pantalla en una amplia variedad de sustratos flexibles y rígidos. (El uso de la palabra impresión pretende incluir todas las formas de impresión y recubrimiento, incluidos, pero sin limitación: recubrimientos preestablecidos, tales como recubrimiento por troquel de parche, recubrimiento por ranura o extrusión, recubrimiento deslizante o en cascada, recubrimiento por cortina; recubrimiento por rodillo, tal como recubrimiento con cuchilla sobre rodillo, recubrimiento por rodillo hacia adelante y hacia atrás; recubrimiento por huecograbado; recubrimiento por inmersión; recubrimiento por pulverización; recubrimiento de menisco; recubrimiento por centrifugado; recubrimiento con cepillo; recubrimiento por cuchilla de aire; procesos de serigrafía; procesos de impresión electrostática; procesos de impresión térmica; procesos de impresión por chorro de tinta; deposición electroforética (véase la patente de EE. UU. N.° 7.339.715); y otras técnicas similares). Por tanto, la pantalla resultante puede ser flexible. Además, debido a que el medio de visualización se puede imprimir (utilizando una diversidad de métodos), la pantalla en sí misma se puede producir de forma económica.

Las patentes de EE. UU. N.° 6.672.921, 6.788.449 y 6.866.760 mencionadas anteriormente describen métodos para ensamblar pantallas electroforéticas. Esencialmente, esta patente describe un laminado que comprende una capa eléctricamente conductora transmisora de luz y una capa de un medio electroóptico sólido en contacto eléctrico con la capa eléctricamente conductora. Normalmente, la capa eléctricamente conductora transmisora de luz se portará sobre un sustrato transmisor de luz, que es preferentemente flexible, en el sentido de que el sustrato se puede envolver manualmente alrededor de un tambor (por ejemplo) de 254 mm (10 pulgadas) de diámetro sin deformación permanente. La expresión transmisor de luz se utiliza en esta patente y en el presente documento para indicar que la capa así designada transmite suficiente luz para que un observador, mirando a través de esa capa, sea capaz de observar el cambio en los estados de visualización del medio electroóptico, que normalmente se verá a través de la capa eléctricamente conductora y el sustrato adyacente (si está presente); en los casos donde el medio electroóptico muestra un cambio en la reflectividad en longitudes de onda no visibles, por supuesto, la expresión transmisor de luz debe interpretarse para referirse a la transmisión de las longitudes de onda no visibles relevantes. El sustrato será normalmente una película polimérica, y normalmente tendrá un espesor en el intervalo de aproximadamente 25 a 634 |jm (1 a aproximadamente 25 mil), preferentemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 10 mil (51 a 254 jm). La capa eléctricamente conductora es convenientemente una capa delgada de metal u óxido de metal de, por ejemplo, aluminio u óxido de indio y estaño (ITO), o puede ser un polímero conductor. Las películas de tereftalato de polietileno (PET) recubiertas con aluminio o ITO están disponibles en el mercado, por ejemplo, como Mylar aluminizado (Mylar es una marca comercial registrada) de E.I. du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE, y dichos materiales comerciales pueden utilizarse con buenos resultados en el laminado de plano frontal.

El ensamblaje de una pantalla electroóptica puede efectuarse uniendo el laminado anteriormente descrito a una placa posterior con un adhesivo en condiciones efectivas para provocar que la capa adhesiva se adhiera al plano posterior, asegurando de este modo la capa adhesiva, la capa de medio electroóptico y la capa eléctricamente conductora al plano posterior. Este proceso se adapta bien a la producción en masa ya que el laminado del plano frontal puede producirse en masa, normalmente utilizando técnicas de recubrimiento de rodillo a rodillo y, a continuación, se cortan en piezas de cualquier tamaño necesario para su uso con planos posteriores específicos.

Además de los aditivos de la invención, los medios electroforéticos también pueden incluir agentes de control de carga (ACC). Por ejemplo, las partículas de pigmento se pueden funcionalizar o recubrir superficialmente con grupos cargados o cargables. Los ACC pueden ser absorbidos por las partículas, pueden estar unidos covalentemente a la superficie de las partículas, y pueden existir en un complejo de carga, o estar asociados ligeramente a través de las fuerzas de van der Waals. Los agentes de control de carga a menudo cargan las partículas mediante procesos poco conocidos y no controlados, y pueden conducir a una conductividad indeseablemente alta del medio electroforético. También, debido a que el agente de control de carga solo se adsorbe físicamente sobre las partículas y no se une a las mismas, los cambios en las condiciones pueden provocar la desorción parcial o completa del agente de control de carga de las partículas, con los consiguientes cambios indeseables en las características electroforéticas de las partículas. El agente de control de carga sometido a desorción podría reabsorberse sobre otras superficies dentro del medio electroforético, y dicha reabsorción tiene el potencial de provocar problemas adicionales.

Se prefieren los agentes de control de carga que comprenden una amina cuaternaria y una cola polimérica insaturada que comprende monómeros de al menos 10 átomos de carbono de longitud. Las aminas cuaternarias comprenden un catión de amonio cuaternario [NR-|R² R³ R⁴]+ unido a una molécula orgánica, por ejemplo, un grupo alquilo o un grupo arilo. Los agentes de control de carga de amina cuaternaria normalmente incluyen una cola larga no polar unida al catión de amonio cargado, tal como las familias de aminas cuaternarias de ácidos grasos ofrecidas por Akzo Nobel bajo los nombres comerciales ARQUAD. Los agentes de control de carga de amina cuaternaria pueden adquirirse en forma purificada, o los agentes de control de carga pueden adquirirse como un producto de reacción que ha formado un agente de control de carga de amina cuaternaria. Por ejemplo, SOLSPERSE 17000 (Corporación Lubrizol), puede adquirirse como producto de reacción del homopolímero del ácido 12-hidroxi-octadecanoico con N,N-dimetil-1,3-propanodiamina y bisulfato de metilo. Otros agentes de control de carga iónica útiles incluyen, pero sin limitación, dodecilbencenosulfonato de sodio, jabón metálico, succinimida de polibuteno, copolímeros de anhídrido maleico, copolímeros de vinilpiridina, copolímero de vinilpirrolidona, copolímeros de ácido metacrílico o copolímeros de metacrilato de N,N-dimetilaminoetilo), Alcolec LV30 (lecitina de soja), Petrostep B100 (sulfonato de petróleo) o B70 (sulfonato de bario), OLOA 11000 (dispersante sin cenizas de succinimida), OLOA 1200 (succinimidas de poliisobutileno), Unithox 750 (etoxilatos), Petronato L (sulfonato de sodio), Serie Disper BYK 101, 2095, 185, 116, 9077 y 220 y ANTITERRA.

Los agentes de control de carga pueden añadirse al medio electroforético a una concentración superior a 1 g de agente de control de carga por cada 100 g de partículas cargadas. Por ejemplo, la relación entre el agente de control de carga y la partícula cargada puede ser de 1:30 (p/p), por ejemplo, 1:25 (p/p), por ejemplo, 1:20 (p/p). Los agentes de control de carga pueden tener un peso molecular promedio superior a 12.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 13.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 14.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 15.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 16.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 17.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 18.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 19.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 20.000 gramos/mol, por ejemplo, superior a 21.000 gramos/mol. Por ejemplo, el peso molecular promedio del agente de control de carga puede estar entre 14.000 gramos/mol y 22.000 gramos/mol, por ejemplo, entre 15.000 gramos/mol y 20.000 gramos/mol. En algunas realizaciones, los agentes de control de carga tienen un peso molecular promedio de aproximadamente 19.000 gramos/mol.

Se pueden utilizar agentes de control de carga adicionales, con o sin grupos cargados en recubrimientos poliméricos, para proporcionar una buena movilidad electroforética a las partículas electroforéticas. Se pueden utilizar estabilizadores para evitar la aglomeración de las partículas electroforéticas, así como evitar que las partículas electroforéticas se depositen irreversiblemente sobre la pared de la cápsula. Cualquiera de los componentes se puede construir a partir de materiales en un amplio intervalo de pesos moleculares (peso molecular bajo, oligomérico o polimérico), y puede ser un solo compuesto puro o una mezcla. Se puede utilizar un agente de control de carga o director de carga opcional. Estos constituyentes normalmente consisten en tensioactivos de bajo peso molecular, agentes poliméricos, o mezclas de uno o más componentes y sirven para estabilizar o modificar de otro modo el signo y/o la magnitud de la carga en las partículas electroforéticas. Las propiedades adicionales del pigmento que pueden ser relevantes son la distribución del tamaño de partícula, la composición química y la solidez a la luz.

Además de la solubilidad, como ya se ha indicado, el fluido de suspensión no polar que contiene las partículas debe elegirse en función de propiedades tales como la densidad y el índice de refracción. Un fluido de suspensión preferido tiene una constante dieléctrica baja (aproximadamente 2), alta resistividad de volumen (aproximadamente 1.015 ohmcm), baja viscosidad (menos de 5 centistokes ("cst")), baja toxicidad e impacto ambiental, baja solubilidad en agua (menos de 10 partes por millón ("ppm")) y un índice de refracción bajo (menos de 1,2).

La elección del fluido no polar puede basarse en asuntos de inercia química, coincidencia de densidad con la partícula electroforética, o compatibilidad química tanto con la partícula electroforética como con la cápsula delimitadora (en el caso de pantallas electroforéticas encapsuladas). La viscosidad del fluido debe ser baja cuando se desea el movimiento de las partículas.

Disolventes orgánicos no polares, tales como disolventes orgánicos halogenados, hidrocarburos lineales o ramificados saturados (por ejemplo, alcanos ramificados C6-C18 o alcanos ramificados C7-C10), los aceites de silicona y los polímeros que contienen halógenos de bajo peso molecular son algunos fluidos no polares útiles. El fluido no polar puede comprender un único fluido. El fluido no polar, sin embargo, será a menudo una mezcla de más de un fluido para afinar sus propiedades químicas y físicas. Asimismo, el fluido no polar puede contener modificadores superficiales adicionales para modificar la energía superficial o la carga de la partícula electroforética o cápsula delimitadora. Los reactivos o disolventes para el proceso de microencapsulación (monómeros solubles en aceite, por ejemplo) también pueden estar contenidos en el fluido de suspensión. También se pueden añadir agentes de control de carga adicionales al fluido de suspensión.

Los disolventes orgánicos útiles incluyen, pero sin limitación, epóxidos, tales como epóxido de decano y epóxido de dodecano; éteres vinílicos, tales como ciclohexil vinil éter y Decave (marca comercial registrada de International Flavors & Fragrances, Inc., Nueva York, N.Y.); e hidrocarburos aromáticos, tales como tolueno y naftaleno. Los disolventes orgánicos halogenados útiles incluyen, pero sin limitación, tetrafluorodibromoetileno, tetracloroetileno, trifluorocloroetileno, 1,2,4-triclorobenceno y tetracloruro de carbono. Estos materiales tienen altas densidades. Los hidrocarburos útiles incluyen, pero sin limitación, dodecano, tetradecano, los hidrocarburos alifáticos de la serie Isopar (marca comercial registrada) (Exxon, Houston, Tex.), Norpar (marca comercial registrada) (una serie de líquidos parafínicos normales), Shell-Sol (marca comercial registrada) (Shell, Houston, Tex.) y Sol-Trol (marca comercial registrada) (Shell), nafta y otros disolventes de petróleo. Estos materiales suelen tener densidades bajas. Ejemplos útiles de aceites de silicona incluyen, pero sin limitación, octametil ciclosiloxano y siloxanos cíclicos de mayor peso molecular, poli(metil fenil siloxano), hexametildisiloxano y polidimetilsiloxano. Estos materiales suelen tener densidades bajas. Los polímeros que contienen halógeno de bajo peso molecular útiles incluyen, pero sin limitación, polímero de poli(clorotrifluoroetileno) (Halogenated Hydrocarbon Inc., River Edge, N.J.), Galden (marca comercial registrada) (un éter perfluorado de Ausimont, Morristown, N.J.), o Krytox (marca comercial registrada) de du Pont (Wilmington, Del.). En una realización preferida, el fluido de suspensión es un polímero de poli(clorotrifluoroetileno). En una realización particularmente preferida, este polímero tiene un grado de polimerización de aproximadamente 2 a aproximadamente 10. Muchos de los materiales anteriores están disponibles en un intervalo de viscosidades, densidades y puntos de ebullición.

En algunas realizaciones, el fluido no polar incluirá un colorante ópticamente absorbente. Este colorante debe ser soluble en el fluido, pero generalmente será insoluble en los otros componentes de la cápsula. Hay mucha flexibilidad en la elección del material colorante. El colorante puede ser un compuesto puro o mezclas de colorantes para lograr un color particular, incluido el negro. Los colorantes pueden ser fluorescentes, lo que produciría una pantalla en la que las propiedades de fluorescencia dependen de la posición de las partículas. Los colorantes pueden ser fotoactivos, que cambian a otro color o se vuelven incoloros tras irradiado con luz visible o ultravioleta, proporcionando otro medio para obtener una respuesta óptica. Los colorantes también podrían ser polimerizables por, por ejemplo, procesos térmicos, fotoquímicos o de difusión química, formando un polímero absorbente sólido dentro de la cubierta delimitadora.

Resultarán útiles una serie de colorantes ya conocidos por los expertos en la materia de las pantallas electroforéticas. Los colorantes azoicos útiles incluyen, pero sin limitación: los colorantes Oil Red y las series de colorantes Sudan Red y Sudan Black. Los colorantes de antraquinona útiles incluyen, pero sin limitación: los colorantes Oil Blue y la serie de colorantes Macrolex Blue. Los colorantes de trifenilmetano útiles incluyen, pero sin limitación, hidrol de Michler, verde malaquita, violeta cristal y Auramina O.

También se pueden añadir estabilizadores de dispersión de partículas para evitar la floculación de partículas o la unión a las paredes de la cápsula. Para los líquidos típicos de alta resistividad utilizados como fluidos de suspensión en pantallas electroforéticas, pueden utilizarse tensioactivos no acuosos. Estos incluyen, pero sin limitación, éteres glicólicos, acetilenglicoles, alcanolamidas, derivados del sorbitol, alquilaminas, aminas cuaternarias, imidazolinas, óxidos de dialquilo y sulfosuccinatos.

La encapsulación de la fase interna se puede lograr de varias formas diferentes. Numerosos procedimientos adecuados para la microencapsulación se detallan tanto en "Microencapsulation, Processes and Applications", (I. E. Vandegaer, ed.), Plenum Press, Nueva York, N.Y. (1974) como en Gutcho, "Microcapsules and Microencapsulation Techniques", Noyes Data Corp., Park Ridge, N.J. (1976). Los procesos se dividen en varias categorías generales, todas las cuales se pueden aplicar a la presente invención: polimerización interfacial, polimerización in situ, procesos físicos, tales como la coextrusión y otros procesos de separación de fases, curado en líquido y coacervación simple/compleja.

Numerosos materiales y procesos deberían resultar útiles en la formulación de pantallas de la presente invención. Los materiales útiles para los procesos de coacervación simples para formar la cápsula incluyen, pero sin limitación, gelatina, alcohol polivinílico, poliacetato de vinilo y derivados celulósicos, tales como, por ejemplo, carboximetilcelulosa. Los materiales útiles para procesos de coacervación complejos incluyen, pero sin limitación, gelatina, goma arábiga, carragenina, carboximetilcelulosa, copolímeros de anhídrido de estireno hidrolizados, agar, alginato, caseína, albúmina, metil vinil éter co-anhídrido maleico y ftalato de celulosa. Los materiales útiles para los procesos de separación de fases incluyen, pero sin limitación, poliestireno, polimetacrilato de metilo (PMMA), polimetacrilato de etilo, polimetacrilato de butilo, etilcelulosa, polivinilpiridina y poliacrilonitrilo. Los materiales útiles para los procesos de polimerización in situ incluyen, pero sin limitación, polihidroxiamidas, con aldehídos, melamina, o urea y formaldehído; oligómeros solubles en agua del condensado de melamina, o urea y formaldehído; y monómeros de vinilo, tales como, por ejemplo, estireno, metacrilato de metilo (MMA) y acrilonitrilo. Por último, los materiales útiles para los procesos de polimerización interfacial incluyen, pero sin limitación, cloruros de diacilo, tales como, por ejemplo, sebacαlo, adipoílo y di- o poliaminas o alcoholes e isocianatos. Los materiales de polimerización en emulsión útiles pueden incluir, pero sin limitación, estireno, acetato de vinilo, ácido acrílico, acrilato de butilo, acrilato de t-butilo, metacrilato de metilo y metacrilato de butilo.

Las cápsulas producidas pueden dispersarse en un vehículo curable, dando como resultado una tinta que se puede imprimir o recubrir sobre superficies curvas o de formas grandes y arbitrarias utilizando técnicas convencionales de impresión y recubrimiento.

En el contexto de la presente invención, un experto en la materia seleccionará un procedimiento de encapsulación y un material de pared en función de las propiedades deseadas de la cápsula. Estas propiedades incluyen la distribución de los radios de la cápsula; las propiedades eléctricas, mecánicas, de difusión y ópticas de la pared de la cápsula; y la compatibilidad química con la fase interna de la cápsula.

La pared de la cápsula tiene generalmente una alta resistividad eléctrica. Aunque es posible utilizar paredes con resistividad relativamente baja, esto puede limitar el rendimiento al requerir voltajes de direccionamiento relativamente más altos. La pared de la cápsula también debe ser mecánicamente resistente (aunque si el polvo de la cápsula final se va a dispersar en un aglutinante polimérico curable para el recubrimiento, la resistencia mecánica no es tan crítica). La pared de la cápsula generalmente no debe ser porosa. Sin embargo, si se desea utilizar un procedimiento de encapsulación que produzca cápsulas porosas, estas se pueden recubrir en un paso de procesamiento posterior (es decir, una segunda encapsulación). Por otra parte, si las cápsulas se van a dispersar en un aglutinante curable, el aglutinante servirá para cerrar los poros. Las paredes de la cápsula deben ser ópticamente transparentes. El material de la pared puede, sin embargo, elegirse para que coincida con el índice de refracción de la fase interna de la cápsula (es decir, el fluido de suspensión) o un aglutinante en el que se van a dispersar las cápsulas. Para algunas aplicaciones (por ejemplo, interposición entre dos electrodos fijos), son deseables los radios de las cápsulas monodispersas.

Una técnica de encapsulación que es adecuada para la presente invención implica una polimerización entre urea y formaldehído en una fase acuosa de una emulsión de aceite/agua en presencia de un material de polielectrolito de hidrocarburo lineal, sustituido con carboxilo, negativamente cargado. La pared de la cápsula resultante es un copolímero de urea/formaldehído, que encierra discretamente la fase interna. La cápsula es transparente, mecánicamente fuerte y tiene buenas propiedades de resistividad.

La técnica relacionada de polimerización in situ utiliza una emulsión de aceite/agua, que se forma dispersando el fluido electroforético (es decir, el líquido dieléctrico que contiene una suspensión de las partículas de pigmento) en un ambiente acuoso. Los monómeros polimerizan para formar un polímero con mayor afinidad por la fase interna que por la fase acuosa, condensándose así alrededor de las gotitas de aceite emulsionadas. En un proceso de polimerización in situ, la urea y el formaldehído se condensan en presencia de ácido poliacrílico (véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. N.° 4.001.140). En otros procesos, descritos en la patente de EE. UU. N.° 4.273.672, cualquiera de una variedad de agentes de reticulación que se encuentran en una solución acuosa se deposita alrededor de gotitas microscópicas de aceite. Dichos agentes reticulantes incluyen aldehídos, especialmente formaldehído, glioxal o glutaraldehído; alumbre: sales de circonio; y poliisocianatos.

El enfoque de coacervación también utiliza una emulsión de aceite/agua. Uno o más coloides se coacervan (es decir, se aglomeran) fuera de la fase acuosa y se depositan como cubiertas alrededor de las gotitas de aceite mediante el control de la temperatura, pH y/o concentraciones relativas, creando de este modo la microcápsula. Los materiales adecuados para la coacervación incluyen gelatinas y goma arábiga. Véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. N.° 2.800.457.

El enfoque de polimerización interfacial se basa en la presencia de un monómero soluble en aceite en la composición electroforética, que de nuevo está presente como una emulsión en una fase acuosa. Los monómeros en las diminutas gotitas hidrófobas reaccionan con un monómero introducido en la fase acuosa, polimerizando en la interfaz entre las gotitas y el medio acuoso circundante y formando cubiertas alrededor de las gotitas. Aunque las paredes resultantes son relativamente delgadas y pueden ser permeables, este proceso no requiere las elevadas temperaturas características de algunos otros procesos y, por lo tanto, ofrece una mayor flexibilidad en cuanto a la elección del líquido dieléctrico.

Se pueden añadir materiales adicionales al medio encapsulado para mejorar la construcción de una pantalla electroforética. Por ejemplo, se pueden utilizar auxiliares de recubrimiento para mejorar la uniformidad y la calidad del material de tinta electroforética revestido o impreso. Se pueden añadir agentes humectantes para ajustar la tensión interfacial en la interfaz recubrimiento/sustrato y para ajustar la tensión superficial líquido/aire. Los agentes humectantes incluyen, pero sin limitación, tensioactivos aniónicos y catiónicos, y especies no iónicas, tales como materiales a base de silicona o fluoropolímeros. Se pueden utilizar agentes dispersantes para modificar la tensión interfacial entre las cápsulas y el aglutinante, proporcionando control sobre la floculación y la sedimentación de partículas.

En otras realizaciones, el medio electroforético puede estar contenido en celdas microfabricadas, es decir, microceldas, como las fabricadas por E Ink bajo el nombre comercial MICROCUP. Una vez que las microceldas se llenan con el medio electroforético, las microceldas se sellan, se fija un electrodo (o una matriz de electrodos) a las microceldas, y las microceldas rellenas se activan con campos eléctricos para crear una visualización.

Por ejemplo, como se describe en la patente de EE. UU. N.° 6.930.818, se puede utilizar un molde macho para imprimir un sustrato conductor, sobre el cual se forma una película conductora transparente. A continuación, se recubre la película conductora con una capa de un precursor termoplástico o termoestable. La capa del precursor termoplástico o termoestable se repuja a una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea de la capa de precursor termoplástico o termoestable mediante el molde macho en forma de rodillo, placa o cinta. Una vez formado, el molde se libera durante o después de que la capa del precursor se haya endurecido para revelar una matriz de microceldas. El endurecimiento de la capa del precursor puede lograrse por enfriamiento, reticulación por radiación, calor o humedad. Si el curado del precursor termoestable se logra mediante radiación UV, los rayos UV pueden irradiarse sobre la película conductora transparente desde la parte inferior o la parte superior de la red, como se muestra en las Figuras 2a y 2b de la patente de EE. UU. N.° 6.930.818. Alternativamente, se pueden colocar lámparas UV dentro del molde. En este caso, el molde debe ser transparente para permitir que la luz UV irradie a través del molde macho previamente estampado hacia la capa del precursor termoestable.

El precursor termoplástico o termoestable para la preparación de las microceldas puede ser acrilato o metacrilato multifuncional, éter vinílico, epóxido y sus oligómeros, polímeros y similares. También suele añadirse un oligómero reticulable que imparte flexibilidad, tal como acrilato de uretano o acrilato de poliéster, para mejorar la resistencia a la flexión de las microcopas repujadas. La composición puede contener polímero, oligómero, monómero y aditivos o solo oligómero, monómero y aditivos.

En general, las microceldas pueden tener cualquier forma, y sus tamaños y formas pueden variar. Las microceldas pueden tener un tamaño y una forma sustancialmente uniformes en un sistema. Sin embargo, para maximizar el efecto óptico, se pueden producir microceldas que tengan una mezcla de diferentes formas y tamaños. Por ejemplo, las microceldas rellenas con una dispersión del color rojo pueden tener una forma o tamaño diferente de las microceldas verdes o las microceldas azules. Asimismo, un píxel puede consistir en diferentes números de microceldas de diferentes colores. Por ejemplo, un píxel puede consistir en una serie de pequeñas microceldas verdes, una serie de microceldas rojas grandes y una serie de microceldas azules pequeñas. No es necesario tener la misma forma y número para los tres colores.

Las aberturas de las microceldas pueden ser redondas, cuadradas, rectangulares, hexagonales, o cualquier otra forma. El área de partición entre las aberturas se mantiene preferentemente pequeña para conseguir una alta saturación y contraste de color mientras se mantienen las propiedades mecánicas deseables. Por consiguiente, se prefiere la abertura en forma de colmena a, por ejemplo, la abertura circular.

Para pantallas electroforéticas reflectantes, la dimensión de cada microcelda individual puede estar en el intervalo de aproximadamente 102 a aproximadamente 5x105 μm2, preferentemente de aproximadamente 103 a aproximadamente 5x104 μm2. La profundidad de las microceldas está en el intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 100 micras, preferentemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 micras. La razón entre la abertura y la pared está en el intervalo de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 100, preferentemente de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 20. Las distancias de las aberturas suelen estar en el intervalo de aproximadamente 15 a aproximadamente 450 mieras, preferentemente de aproximadamente 25 a aproximadamente 300 mieras de borde a borde de las aberturas.

En conjunto, será evidente para los expertos en la materia que se pueden realizar numerosos cambios y modificaciones en las realizaciones específicas de la invención descritas anteriormente sin apartarse del ámbito de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, toda la descripción anterior debe interpretarse en un sentido ilustrativo y no limitativo.

Ejemplos

A continuación, se presentan los ejemplos, aunque solo a modo de ilustración, para mostrar detalles de los medios electroforéticos preferidos de la presente invención.

Para demostrar el efecto del poliisobutileno (PIB) sobre el rendimiento del color de una pantalla, se prepararon cuatro dispersiones, CS1, CS2, CS3 y CS4 (ejemplos comparativos), que contenían PIB a diferentes concentraciones.

Las cuatro muestras de medios de tinta electroforética contenían un 30 % de partículas de óxido de titanio recubiertas con polímero, un 7 % en peso de partículas rojas y un 8 % de partículas negras, PIB, Solsperse 19000 al 0,2 % y otros adyuvantes de carga en disolvente de isoparafina. La Tabla 1 proporciona las concentraciones de PIB incluidas en cada muestra.

El medio electroforético se selló entre dos electrodos ITO-PET transparentes a través de una técnica de llenado y sellado de microceldas para proporcionar cuatro muestras de pantalla. Las muestras de prueba fueron activadas por un generador de forma de onda utilizando la misma secuencia de activación. La medición del rendimiento óptico L*a*b* se llevó a cabo utilizando un espectrofotómetro X-rite il)ne con un ajuste de iluminancia D65.

Tabla 1.

Los valores de Red a* (Ra) presentados por la pantalla y proporcionados en la Tabla 1 se representaron en la Figura 1 demostrando una disminución con concentraciones crecientes de PIB.

Se prepararon tres muestras de medios electroforéticos utilizando el mismo método para preparar los ejemplos comparativos, excepto que se añadió a las dispersiones un copolímero de estireno-etileno-propileno. El método de prueba óptica se repitió y se usó para proporcionar resultados de biestabilidad.

Los resultados de biestabilidad o estabilidad de imagen proporcionados en la Tabla 2 se obtuvieron llevando cada muestra a un estado blanco, negro o rojo, desconectando la muestra de la fuente de alimentación, dejando las muestras durante 24 horas y, a continuación, midiendo de nuevo el estado óptico. La diferencia entre los valores ópticos antes y después del almacenamiento es el valor delta en la Tabla 2.

Como se demuestra en la Tabla 2, la estabilidad de la imagen del medio electroforético de color puede mejorarse o mantenerse con concentraciones crecientes de poliisobutileno, y el rendimiento del color (Rojo a) presentó una mejora sustancial a pesar de una mayor carga de poliisobutileno cuando el copolímero estaba presente en la dispersión.

Tabla 2.

continuación

Añadiendo una combinación de poliisobutileno y copolímero dibloque lineal a base de estireno y etileno/propileno, no solo se puede mantener y/o mejorar la estabilidad de la imagen, sino también el estado del color puede alcanzar un mejor nivel. Por tanto, una combinación de PIB y un copolímero de acuerdo con las diferentes realizaciones de la presente invención proporciona aditivos que pueden incluirse en medios electroforéticos para mejorar el rendimiento de los medios.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un medio electroforético que comprende:

(a) un fluido no polar;

(b) una pluralidad de primeras partículas cargadas; y

(c) poliisobutileno;

caracterizándose el medio electroforético por:

(d) un aditivo que comprende un copolímero de estireno, etileno y propileno.

2. El medio electroforético de la reivindicación 1, en donde el porcentaje en peso de estireno en el copolímero es del 20 % al 40 %.

3. El medio electroforético de la reivindicación 1, en donde la relación en peso de poliisobutileno y aditivo en la dispersión es de 1:5 a 5:1.

4. El medio electroforético de la reivindicación 1 que comprende además una pluralidad de segundas partículas cargadas dispersas en el fluido no polar.

5. El medio electroforético de la reivindicación 4, en donde las segundas partículas cargadas son blancas y las primeras y las segundas partículas cargadas tienen polaridades de carga opuestas.

6. El medio electroforético de la reivindicación 5, que comprende además una pluralidad de terceras partículas cargadas dispersas en el fluido no polar.

7. El medio electroforético de la reivindicación 6, en donde las terceras partículas cargadas son negras y las primeras y las terceras partículas cargadas tienen la misma polaridad de carga.

8. El medio electroforético de la reivindicación 6 o 7, en donde las segundas partículas cargadas comprenden titania y/o las terceras partículas cargadas comprenden negro de carbón o cromita de cobre.

9. El medio electroforético de la reivindicación 1, que comprende además un tensioactivo iónico.

10. El medio electroforético de la reivindicación 1, en donde el porcentaje en peso combinado de poliisobutileno y aditivo es del 0,1 al 2,5 %, y preferentemente del 0,5 al 1 %, basado en el peso total de la dispersión.

11. El medio electroforético de la reivindicación 1, en donde el fluido no polar comprende alcanos ramificados C6-C18.