[发明专利]电泳显示粒子及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于电泳显示液，特别涉及电泳显示的粒子及其合成方法，利用该方法可以有效提高显示粒子的稳定性及其电泳显示性能。

背景技术

在显示屏的研究和开发领域，目前的发展趋势是朝着超大和超薄的方向发展。塑基柔性显示屏因其重量轻，可弯曲和可成卷批量生产，一直是人们致力开发的热点。其中，塑基电泳显示是最为成熟的柔性显示技术之一。

相对于塑基液晶或有机发光二极管技术，电泳显示层对外界环境较为不敏感，显示层材料可以在普通环境中长期保存而保持稳定性能。而且，电泳显示因为它所具有的高对比度(即使在强烈阳光下)、图象双稳性、以及轻便、高柔性的优点，这种技术逐渐得到人们重视，如PCT专利WO98/03896公开了电场驱动的微包容电泳显示系统；Nakamura等报告了用刮刀式方法连续涂布微包容电泳显示材料于铟锡氧化物(ITO)塑料薄膜上的技术；PCT专利WO01/67170A1公布了一种微包容电泳显示屏的成卷生产方法，其显示层可以成卷单独保存；本发明的发明人之一陈宇先生在2003年《自然》杂志报道了一种超薄高分辨柔性电泳显示屏，在弯曲状态下，显示屏仍保持高对比度，工作性能不受影响。

电泳显示早在七十年代由日本Ota发明，其核心是利用带电显色粒子受电场作用在液体中移动而形成对比图象。带电显色粒子可分为无机颜料粒子和有机颜料粒子，包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、有机黄色颜料(Aiarylide yellow，Arylide yellow，Hansa yellow Benzidine yellow)、有机橙色颜料(Perinone Orange，Diarylide Orange)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue，Indanthrone blue)、有机红色颜料(Anthraquinoid red，Perylene red)等。在制备电泳显示液时，显色粒子通常经研磨分散到有机溶剂，为防止粒子与粒子之间由于相互吸引而凝结成团而造成显示分散液的不稳定，通用的方法是加入高分子稳定剂，使其吸附于粒子表面，从而产生粒子之间的斥力，使粒子稳定地分散与液体中。但是，这种方法有几个明显的缺点：(1)这种吸附是物理吸附，需要加入大量稳定剂于液体中，才能产生足够的表面吸附；(2)大量稳定剂的存在，使电泳显示液电导率显著增加，从而对驱动电流或电压的要求提高；(3)稳定剂的吸附易受外界环境影响，如温度变化将改变粒子的表面吸附平衡，稳定剂的分解将导致显示液失去稳定性。因此，依靠高分子稳定剂的吸附，不足以产生显示器件所必需的长久稳定性。

为了改变这种状况，显色粒子的表面化学合成，成为提高电泳分散粒子稳定性的重要途经。美国专利US5,914,806公开了一种在有机颜料粒子的一步合成方法(如图1所示)。基于许多有机颜料粒子表面带有各种官能团(如氨基，羟基，或羧基及其衍生物等)的事实，该方法选择含有各种端基官能团的高分子稳定剂，通过这些端基官能团和固体表面的官能团之间的反应，从而将高分子稳定剂以共价键的方式连接在颜料颗粒的表面，提高其在溶液中的稳定性和分散性。可是这种方法却很难直接应用到无机颜料。首先无机粒子的表面官能团和表面化学与有机颜料大不相同，许多在有机颜料颗粒表面可以实施的反应在无机颜料表面上不容易进行。其次该方法需要选择某些特别的高分子稳定剂(即含有端基官能团)，而往往这些稳定剂价格较为昂贵，且因为在反应中的用量较大，使得该方法的成本较高。另外在该方法中，有机颜料的浓度较低，反应时间较长，而且必须经过分离和后处理步骤。

美国专利US6,194,488公开的专利方法，是采用昂贵的戊氟代聚苯乙烯单体，不仅造成高成本，而且使用范围非常狭窄。该方法需要在颜料粒子表面预先引入高分子反应链引发剂，然后才能在颜料颗粒表面生长高分子。每一步反应需要使用大约颜料重量15-20倍的溶剂，在第一步反应中还需要颜料重量2-4倍的分散剂。因此，该方法的溶剂消耗量太大，同时在反应混合物中产物浓度较低。