DE60210949T2

DE60210949T2 - Elektrophoresemedium mit verbesserter Bildstabilität

Info

Publication number: DE60210949T2
Application number: DE60210949T
Authority: DE
Inventors: Richard M. Brookline Webber
Original assignee: E Ink Corp
Current assignee: E Ink Corp
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP4568477B2; JP2010002933A; JP5641721B2; US7170670B2; EP1666964B1; WO2002079869A1; KR100824249B1; HK1064746A1; KR20030083762A; EP1666964A2; EP1390810B1; CN1500229A; US20020180687A1; CN1282027C; ATE324615T1; EP1390810A1; DE60210949D1; JP2004526199A; EP1666964A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophoretisches Medium mit verbesserter Bildstabilität, und weiter bezieht sich die Erfindung auf eine elektrophoretische Anzeige, die dieses Medium enthält. Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein elektrophoretisches Medium und eine Anzeige, die eine verbesserte Bildstabilität gewährleisten, ohne dass die Schaltzeit oder die Treiberspannung der Anzeige in unannehmbarer Weise erhöht würden.
Elektrophoretische Anzeigen sind seit einigen Jahren Gegenstand intensiver Nachforschungen und Entwicklungen. Derartige Anzeigen liefern eine gute Helligkeit und einen guten Kontrast und außerdem sehr große Betrachtungswinkel, einen Bistabilitätszustand und einen geringen Leistungsverbrauch im Vergleich mit Flüssigkristallanzeigen. Die Ausdrücke "bistabil" und "Bistabilität" werden in ihrer herkömmlichen Bedeutung benutzt, um sich auf Anzeigen zu beziehen, die Anzeigeelemente besitzen, die einen ersten und einen zweiten Anzeigestatus aufweisen, die sich in wenigstens einer optischen Eigenschaft unterscheiden, und zwar derart, dass irgendein gegebenes Element über einen Adressierungsimpuls endlicher Dauer angesteuert wurde, ihr erster oder zweiter Anzeigezustand eingenommen wird, wobei nach Beendigung des Adressierungsimpulses dieser Zustand über wenigstens einige Zeittakte fortdauert, beispielsweise über wenigstens vier Zeittakte, die minimale Dauer, die der Adressierungsimpuls erfordert, um den Status des Anzeigeelementes zu ändern. (In der Praxis sind einige elektrophoretische Anzeigen einschließlich einiger Anzeigen der vorliegenden Erfindung in der Lage, mehrere Grauwerte einzunehmen und, wie unten erwähnt, sind sie in der Lage, nicht nur ihren optischen Schwarz- und Weiß-Zustand einzunehmen, sondern auch dazwischenliegende Grautöne. Obgleich derartige Anzeigen eigentlich als "multistabil" statt "bistabil" beschrieben werden müssten, wird der letztgenannte Ausdruck aus Zweckmäßigkeitsgründen hier verwendet.) Die optische Eigenschaft, die durch Anwendung eines elektrischen Feldes geändert wird, ist im typischen Fall eine Farbe, die durch ein menschliches Auge wahrnehmbar ist, jedoch kann dies auch eine andere optische Eigenschaft sein, z.B. eine optische Durchlässigkeit, eine Reflexion, eine Lumineszenz oder, im Falle einer Anzeige, die maschinenlesbar sein soll, eine Pseudofarbe im Sinne einer Änderung der Reflexion der elektrischen Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Bereichs. Nichtsdestoweniger haben bisher Probleme hinsichtlich der Langzeitqualität dieser Anzeigen ihre weite Verbreitung verhindert. Beispielsweise tendieren Partikel, die die elektrophoretischen Anzeigen darstellen, zu einer Sedimentierung, und dies führt zu einer unzulänglichen Lebensdauer dieser Anzeigen.
Zahlreiche Patente und Patentanmeldungen im Namen von Massachusetts Institute of Technology (MIT) und E Ink Corporation wurden in jüngster Zeit veröffentlicht, die verkapselte elektrophoretische Medien beschreiben. Derartige verkapselte Medien umfassen zahlreiche kleine Kapseln, von denen jede eine innere Phase mit elektrophoretisch mobilen Partikeln, die in einem flüssigen Suspensionsmedium suspendiert sind und eine Kapselwand, die die innere Phase umgibt, aufweisen. Im typischen Fall werden die Kapseln selbst innerhalb eines Polymerbinders gehalten, um eine kohärente Schicht zu bilden, die zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Verkapselte Medien dieser Bauart sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften beschrieben: US-Patentschriften Nr. 5,930,026; 5,961,804; 6,017,584; 6,067,185; 6,118,426; 6,120,588; 6,120,839; 6,124,851; 6,130,773; 6,130,774; 6,172,798; 6,177,921; 6,232,950; 6,241,921; 6,249,271; 6,252,564; 6,262,706; 6,262,833; 6,300,932; 6,312,304; 6,312,971; 6,323,989 und 6,327,072; US-Patentanmeldung Nr. 2001-0045934 und internationale Anmeldungen Nr. WO 97/04398; WO 98/03896; WO 98/19208; WO 98/41898; WO 98/41899; WO 99/10767; WO 99/10768; WO 99/10769; WO 99/47970; WO 99/53371; WO 99/53373; WO 99/56171; WO 99/59101; WO 99/67678; WO 00/03349; WO 00/03291; WO 00/05704; WO 00/20921; WO 00/20922; WO 00/20923; WO 00/26761; WO 00/36465; WO 00/36560; WO 00/36666; WO 00/38000; WO 00/38001; WO 00/59625; WO 00/60410; WO 00/67110; WO 00/67327; WO 01/02899; WO 01/07691; WO 01/08241; WO 01/08242; WO 01/17029; WO 01/17040; WO 01/17041; WO 01/80287 und WO 02/07216.
Zahlreiche der oben erwähnten Patente und Patentanmeldungen stellen fest, dass die die diskreten Mikrokapseln umschließenden Wände in einem verkapselten elektrophoretischen Medium durch eine kontinuierliche Phase ersetzt werden könnten, wodurch eine sogenannte "Polymer-dispergierte elektrophoretische Anzeige" geschaffen wird, bei der das elektrophoretische Medium aus einer Vielzahl diskreter Tropfen in einem elektrophoretischen Fluid und einer kontinuierlichen Phase aus einem Polymermaterial besteht und dass die diskreten Tropfen des elektrophoretischen Fluids in einer solchen Polymer-dispergierten elektrophoretischen Anzeige als Kapseln oder Mikrokapseln angesehen werden können, selbst obgleich keine diskreten Kapseln jedem einzelnen Tropfen zugeordnet sind (vergleiche beispielsweise WO 01/02899, Seite 10, Zeilen 6 bis 19).
Eine verkapselte elektrophoretische Anzeige hat nicht die Nachteile einer Clusterbildung und einer Sedimentierung, wie dies bei traditionellen elektrophoretischen Einrichtungen der Fall ist, und sie haben weitere Vorteile, beispielsweise die Möglichkeit des Aufdruckens oder des Überziehens der Anzeige auf einer Vielzahl flexibler und starrer Substrate. (Die Benutzung des Wortes "drucken" soll alle Formen des Aufdrucks und des Überzugs umfassen, einschließlich, ohne hierauf begrenzt zu sein, die folgenden Maßnahmen: vorbemessene Überzüge, beispielsweise Fleckformüberzüge, Schlitz- oder Extrusionsüberzüge, Gleit- oder Kaskadenüberzüge, Streichüberzüge; Rollüberzüge, beispielsweise Messer-Überroll-Überzüge, Vorwärts- und Rückwärts-Roll-Überzüge; Gravurüberzüge; Tauchüberzüge; Sprühüberzüge; Meniskusüberzüge; Spinüberzüge; Bürstüberzüge; Luftmesserüberzüge; Siebdruckverfahren; elektrostatische Druckverfahren; thermische Druckverfahren; Tintenstrahldruckverfahren und andere ähnliche Techniken.) Demgemäß kann die fertige Anzeige auch flexibel sein. Da das Anzeigemedium druckfähig ist (unter Benutzung einer Vielzahl von Verfahren), kann die Anzeige selbst kostengünstig hergestellt werden.
Obgleich, wie oben erwähnt, elektrophoretische Anzeigen eine Bistabilität aufweisen, ist diese Bistabilität nicht unbegrenzt und Bilder der Anzeige verblassen mit der Zeit langsam, so dass dann, wenn ein Bild über längere Perioden aufrecht erhalten werden soll, dieses Bild periodisch aufgefrischt werden muss (und die Intervalle, nach denen eine solche Auffrischung notwendig ist, stellen ein konventionelles quantitatives Maß der Bildstabilität dar). Auch ist es bei zahlreichen Systemen, bei denen die Bildstabilität fehlt, notwendig, sogenannte "Austastimpulse" in regelmäßigen Intervallen vorzusehen, aber diese Austastimpulse erfordern zunächst die Steuerung aller Pixel der Anzeige auf einen optischen Zustand (z.b. einen weißen Zustand), und dann müssen alle Pixel in den entgegengesetzten optischen Zustand (z.B. schwarz) geschaltet werden, und dann muss das gewünschte Bild geschrieben werden. Da diese Auffrischung und Austastung der Anzeige notwendigerweise Energie verbraucht und die Austastimpulse den Benutzer ablenken, der sich auf ein Bild zu konzentrieren sucht, ist es deshalb erwünscht, diese Auffrischung und Austastung zu minimieren, d.h. die Bistabilität der Anzeige zu verbessern, so dass die Intervalle zwischen der Auffrischung und/oder der Austastung des Bildes vergrößert werden können, wobei der Leistungsbedarf der Anzeige vermindert ist. Beispielsweise ist eine wichtige Anwendung elektrophoretischer Anzeigen die Benutzung bei Minicomputern (PDA's), wo die Größe und das Gewicht der Vorrichtung begrenzt sind und die Notwendigkeit besteht, dass der Schirm unter zahlreichen Lichtbedingungen sichtbar bleibt, wobei der niedrige Leistungsverbrauch und der reflektierende Modus der elektrophoretischen Anzeigen sehr attraktiv ist. Es ist für alle Benutzer eines PDA gemeinsam, ein einziges Bild, beispielsweise eine Liste von Telefonnummern, auf einem Schirm über eine ausgedehnte Zeitdauer aufrecht zu erhalten, und um den Energieverbrauch des PDA niedrig zu halten und Ablenkungen für den Benutzer auf ein absolutes Minimum zu beschränken, ist es erwünscht, dass dies erreicht wird, ohne dass es notwendig wäre, die Anzeige während dieser ausgedehnten Zeitdauer aufzufrischen oder auszutasten.
Der Erfinder und seine Mitarbeiter haben erkannt, dass der Hauptfaktor, der die Bildstabilität in elektrophoretischen Anzeigen der in den erwähnten Patenten und Anmeldungen beschriebenen Art begrenzt, die Sedimentierung der elektrophoretischen Pigmentpartikel unter Schwerkraft ist. Da die Rate einer derartigen Sedimentierung in erster Annäherung umgekehrt proportional zur Viskosität der flüssigen Phase ist, in der die Pigmentpartikel suspendiert sind, kann die Stabilität des Bildes erhöht werden, indem die Viskosität der flüssigen Phase erhöht wird. Leider ist es für den Fachmann auf dem Gebiet elektrophoretischer Anzeigen bekannt, dass die elektrophoretische Mobilität der Pigmentpartikel (die Geschwindigkeit, mit der sich die Partikel durch die flüssige Phase beim Anlegen eines gegebenen elektrischen Feldes bewegen) ebenfalls umgekehrt proportional zur Viskosität der flüssigen Phase ist, und demgemäß ist die Schaltzeit der Anzeige (die Zeit, die erforderlich ist, damit sich ein gegebenes Pixel der Anzeige von einem optischen Zustand nach dem anderen bewegt – im Wesentlichen die Zeit, die für die Pigmentpartikel notwendig ist, um sich durch die Dicke des flüssigen Mediums zu bewegen) direkt proportional der Viskosität des flüssigen Mediums. Obgleich es für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne Weiteres möglich ist, die Viskosität des flüssigen Mediums über einen weiten Bereich zu ändern, so schien es doch bisher, dass irgendeine gewählte Viskosität notwendigerweise einen Kompromiss darstellt, da eine Erhöhung der Viskosität die Bildstabilität auf Kosten einer erhöhten Schaltzeit vergrößert. Außerdem wird, speziell im Falle kleiner Anzeigen, beispielsweise von PDA-Anzeigen, wo es notwendig sein kann, sich über mehrere "Seiten" oder Informationsschirme zu bewegen, um die gewünschten Daten zu finden, der Benutzer Schaltzeiten nicht tolerieren kann, die über etwa einer Sekunde liegen. (Obgleich es möglich ist, der Erhöhung der Schaltzeit infolge vergrößerter Viskosität des Suspendierungsfluids durch Erhöhung der angelegten Spannung an der Anzeige entgegenzuwirken, bringt dies wiederum eigene Probleme mit sich. Eine Erhöhung der angelegten Spannung erhöht natürlich den Energieverbrauch eines jeden Antriebsimpulses und kann den komplexen Aufbau und die Kosten der elektronischen Schaltung erhöhen, die erforderlich ist, um die Antriebsimpulse zu steuern. Außerdem ist es bei zahlreichen Batterie-getriebenen Einrichtungen nicht zweckmäßig, die Antriebsspannung über gewisse Grenzen hinaus zu erhöhen.) So schien es bisher, dass die maximale Bildstabilität, die in einem PDA oder einer ähnlichen elektrophoretischen Anzeige erreicht werden kann, auf einen Wert beschränkt ist, der beträchtlich niedriger liegt, als es für Zwecke einer Energieeinsparung erwünscht ist.
Es hat sich gezeigt, dass der Zusatz gewisser Polymere zu dem Suspendierungsfluid, das in der elektrophoretischen Anzeige benutzt wird, eine erhöhte Bildstabilität ergibt, die größer ist als dies unter Berücksichtigung der durch Zusatz des Polymers bewirkten Erhöhung der Viskosität zu erwarten ist. Demgemäß ermöglicht der Zusatz dieser Polymere in dem Suspendierungsfluid eine beträchtliche Erhöhung der Bildstabilität ohne ein übermäßiges Ansteigen der Schaltzeit der Anzeige.
Demgemäß schafft die Erfindung eine elektrophoretische Anzeige, wie diese im Patentanspruch 1 charakterisiert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Polymer ein Polyisobuthylen mit einem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht im Bereich zwischen 200.000 bis 1.600.000 g/mol, wobei das Polyisobuthylen zwischen 0,25 und 2,5 Gewichtsprozent des Suspendierungsfluids aufweist.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein elektrophoretisches Medium, das eine Vielzahl von Partikeln aufweist, die in einem Suspendierungsfluid suspendiert sind, wobei die Partikel in der Lage sind, sich durch das Fluid zu bewegen, nachdem ein elektrisches Feld an das Medium angelegt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist in dem Fluid ein Polymer gelöst oder dispergiert, das eine Eigenviskosität von [η] in dem Suspendierungsfluid besitzt und im Wesentlichen frei von ionischen oder ionisierbaren Gruppen in dem Suspendierungsfluid ist, wobei das Polymer in dem Suspendierungsfluid in einer Konzentration zwischen 0,5 [η]^–1 bis 2,0 [η]^–1 vorhanden ist.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1A und 1B sind schematische Schnittansichten durch eine erste erfindungsgemäße elektrophoretische Anzeige, bei der das elektrophoretische Medium eine einzige Partikeltype in einem gefärbten Suspendierungsfluid aufweist;
2A und 2B sind schematische Schnittansichten ähnlich jenen gemäß 1A und 1B einer zweiten erfindungsgemäßen elektrophoretischen Anzeige, bei der das elektrophoretische Medium zwei unterschiedliche Partikeltypen benutzt, die Ladungen unterschiedlicher Polarität in einem ungefärbten Suspendierungsfluid aufweisen;
3A und 3B sind schematische Schnittansichten ähnlich jenen gemäß 2A und 2B einer dritten erfindungsgemäßen elektrophoretischen Anzeige, bei der das elektrophoretische Medium zwei unterschiedliche Partikeltypen benutzt, die Ladungen führen, welche die gleiche Polarität, aber unterschiedliche elektrophoretische Mobilität besitzen und in einem ungefärbten Suspendierungsfluid suspendiert sind;
4 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der relativen Viskosität eines bevorzugten Suspendierungsfluids zeigt, das in dem erfindungsgemäßen Medium benutzt wird, wobei der Anteil des zugesetzten Polymers wie in dem unten angegebenen Beispiel 1 vorhanden war;
5 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Bildstabilität in einem ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Medium zeigt, wobei der Anteil des zugesetzten Polymers wie in dem weiter unten angegebenen Beispiel 1 vorhanden war;
6 ist eine der 5 entsprechende graphische Darstellung, die die Veränderung der Bildstabilität eines zweiten erfindungsgemäßen bevorzugten Mediums zeigt, wobei die relative Viskosität des Suspendierungsfluids die Werte gemäß dem unten angegebenen Beispiel 2 hatte;
7 und 8 sind graphische Darstellungen, die die zeitliche Veränderung des weißen Zustandes von ersten und zweiten bevorzugten Medien nach der Erfindung zeigen im Vergleich mit gleichen Medien mit der gleichen Viskosität, aber ohne zugesetztem Polymer, wie dies im weiter unten angegebenen Beispiel 3 beschrieben ist;
9 ist eine graphische Darstellung, die die zeitliche Veränderung von weißen, schwarzen und grauen Zuständen des ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Mediums zeigt, wie dies in dem weiter unten angegebenen Beispiel 4 beschrieben ist;
10 ist eine graphische Darstellung, die die zeitliche Veränderung von weißen und schwarzen Zuständen des ersten bevorzugten Mediums der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Temperaturen zeigt, wie dies in dem weiter unten angegebenen Beispiel 5 beschrieben ist;
11 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Eigenviskosität eines Polymer enthaltenden Suspendierungsfluids zeigt mit einem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht des Polymers, wie dies in dem weiter unten angegebenen Beispiel 6 beschrieben ist;
12 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der beginnenden relativen Viskosität eines Polymer enthaltenden elektrophoretischen Mediums mit einem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht des Polymers zeigt, wie dies in dem weiter unten angegebenen Beispiel 6 beschrieben ist;
13 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Bildstabilität eines Polymer enthaltenden elektrophoretischen Mediums mit der relativen Viskosität des Suspendierungsfluids zeigt, wie dies in dem weiter unten angegebenen Beispiel 6 beschrieben ist;
14 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der relativen Viskosität zeigt, die erforderlich ist, um eine Bildstabilität von wenigstens 400 Sekunden mit einem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht des Polymers zu erzielen, wie in dem weiter unten beschriebenen Beispiel 6 angegeben;
15 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Anfangskonzentration für eine verbesserte Bildstabilität zeigt, normalisiert durch die Eigenviskosität des das Polymer enthaltenden elektrophoretischen Mediums, wobei das durchschnittliche Viskositätsmolekulargewicht des Polymers den Wert wie in dem weiter unten angegebenen Beispiel 7 hat;
16 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der relativen Viskosität zeigt, die erforderlich ist, um eine Bildstabilität von wenigstens 400 Sekunden mit einem gewichtsmäßigen durchschnittlichen Molekulargewicht des Polymers zu erzielen, wie in dem weiter unten beschriebenen Beispiel 7 angegeben;
17 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Eigenviskosität des das Polymer enthaltenden Suspendierungsfluids zeigt, wobei das durchschnittliche Viskositätsmolekulargewicht des Polymers den Wert entsprechend Beispiel 8 hatte;
18 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der weißen Bildzustandsstabilität des ein Polymer enthaltenden elektrophoretischen Mediums zeigt mit einem halogenisierten Kohlenwasserstoffgehalt des Suspendierungsfluids, wie in dem weiter unten beschriebenen Beispiel 8 angegeben;
19 ist eine graphische Darstellung, die die Langzeitbildstabilität verschiedener optischer Zustände eines elektrophoretischen nach der Erfindung ausgebildeten Mediums zeigt, entsprechend den Werten gemäß Beispiel 9;
20 ist eine graphische Darstellung, die den Temperatureinfluss auf die Langzeitbildstabilität verschiedener optischer Zustände eines erfindungsgemäßen elektrophoretischen Mediums zeigt, wie dies im Beispiel 10 beschrieben ist; und
21 ist eine graphische Darstellung, die das nicht-lineare Ansprechen geringer elektrischer Felder eines erfindungsgemäßen elektrophoretischen Mediums zeigt, wie dies im Beispiel 11 beschrieben ist.
Wie bereits erwähnt, schafft die vorliegende Erfindung ein elektrophoretisches Medium, bestehend aus einer Vielzahl von Partikeln, die in einem Suspendierungsfluid suspendiert sind. Die Partikel sind in der Lage, sich durch das Fluid zu bewegen, wenn ein elektrisches Feld an das Medium angelegt wird. Das Fluid enthält ein gelöstes und/oder dispergiertes Polymer mit einem zahlenmäßig durchschnittlichen Molekulargewicht von mehr als 20.000, und dieses Polymer ist im Wesentlichen für die Partikel nicht absorbierend.
Das elektrophoretische Medium der vorliegenden Erfindung kann irgendeines sein, wie es in den oben erwähnten Patenten und Patentanmeldungen von E Ink und MIT beschrieben ist, und bevorzugte Ausführungsbeispiele derartiger Medien werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
Die erste erfindungsgemäße elektrophoretische Anzeige, die allgemein mit 100 bezeichnet ist, besteht gemäß 1A und 1B aus einem gekapselten elektrophoretischen Medium (das allgemein mit 102 bezeichnet ist) und aus einer Vielzahl von Kapseln 104, von denen in den 1 und 1B nur eine dargestellt ist. Jede dieser Kapseln enthält eine Suspendierungsflüssigkeit 106 und dispergiert darin eine Vielzahl von Partikeln 108 der Einzeltype, die zur Veranschaulichung als schwarz angenommen werden sollen. Die Partikel 108 sind elektrophoretisch mobil und können aus Ruß bestehen. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die Partikel 108 positiv geladen sind, obgleich natürlich auch negativ geladene Partikel benutzt werden können, falls dies erforderlich ist. (Die dreieckige Gestalt der Partikel 108 und die quadratische und kreisförmige Gestalt anderer Partikel, die unten beschrieben werden, sind nur zur Veranschaulichung so dargestellt, damit die verschiedenen Partikel leicht in der beiliegenden Zeichnung voneinander unterschieden werden können und sie entsprechen keineswegs der physikalischen Form der tatsächlichen Partikel, die im typischen Fall im Wesentlichen kugelförmig sind. Wir schließen jedoch die Benutzung von Partikeln, die nicht-sphärisch sind, bei der erfindungsgemäßen Anzeige nicht aus.)
Die Anzeige 100 weist ferner eine gemeinsame transparente Frontelektrode 110 auf, die eine Betrachtungsoberfläche bildet, durch die ein Beobachter die Anzeige 100 sieht. Ferner sind mehrere diskrete rückwärtige Elektroden 112 vorgesehen, von denen jede ein Pixel der Anzeige 100 definiert (nur eine rückwärtige Elektrode 112 ist in den 1A und 1B dargestellt). Der Übersichtlichkeit wegen und zum besseren Verständnis zeigen die 1A und 1B nur eine einzige Mikrokapsel, die das Pixel bildet, welches durch die rückwärtige Elektrode 112 definiert ist, obgleich in der Praxis eine große Zahl (20 oder mehr) Mikrokapseln normalerweise für jedes Pixel benutzt werden. Die rückwärtigen Elektroden 112 sind auf einem Substrat 114 montiert.
Die Suspendierungsflüssigkeit 106 ist eingefärbt, so dass die Partikel 108 in den in 1A dargestellten Positionen benachbart zu den rückwärtigen Elektroden 112 für einen Beobachter unsichtbar sind, der die Anzeige 100 über die Frontelektrode 110 betrachtet. Die notwendige Farbe in der Suspendierungsflüssigkeit 106 kann durch Auflösen eines Farbstoffes in der Flüssigkeit bewirkt werden. Da die gefärbte Suspendierungsflüssigkeit 106 und die Partikel 108 das elektrophoretische Medium 102 opak machen, können die rückwärtigen Elektroden 112 und das Substrat 114 transparent oder opak gemacht werden, da sie durch das opake elektrophoretische Medium 102 nicht sichtbar sind.
Die Kapseln 104 und die Partikel 108 können in einem weiten Bereich von Größen hergestellt sein. Im Allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, dass die Dicke der Kapseln, gemessen senkrecht zu den Elektroden, im Bereich von etwa zwischen 10 und 500μm liegt, während die Partikel 108 im typischen Fall Durchmesser besitzen, die einen Bereich von 0,25 bis etwa 2μm umfassen.
1A zeigt die Anzeige 100, wobei die rückwärtige Elektrode 112 negativ aufgeladen ist und die Frontelektrode 110 positiv geladen ist. Unter diesen Umständen werden die positiv geladenen Partikel 108 an die negativ aufgeladene rückwärtige Elektrode 112 angezogen und sie liegen so benachbart zu der rückwärtigen Elektrode 112, wo sie für den Beobachter unsichtbar sind, der die Anzeige 100 durch die Frontelektrode 110 durch die gefärbte Flüssigkeit 106 betrachtet. Demgemäß haben die Pixel gemäß 1A für den Beobachter die Farbe der Flüssigkeit 106, die zum Zwecke der Veranschaulichung als weiß angenommen werden sollen. (Obgleich die Anzeige 100 gemäß 1A und 1B mit den rückwärtigen Elektroden 112 am Boden dargestellt ist, sind in der Praxis sowohl die Frontelektroden als auch die rückwärtigen Elektroden im typischen Fall vertikal angeordnet, um die Anzeige 100 maximal sichtbar zu machen. Keines der speziellen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die hier beschrieben sind, beziehen sich in irgendeiner Weise auf die Schwerkraft zur Steuerung der Bewegung der Partikel. Eine derartige Bewegung unter Schwerkraft ist in der Praxis zu langsam, um für Steuerzwecke der Partikelbewegung nützlich zu sein.)
1B zeigt die Anzeige 100, wobei die Frontelektrode 110 gegenüber der rückwärtigen Elektrode 112 negativer aufgeladen wurde. Da die Partikel 108 positiv geladen sind, werden sie von der negativ geladenen Frontelektrode 110 angezogen, und so bewegen sich die Partikel 108 benachbart zur Frontelektrode 110 und die Pixel zeigen die schwarze Farbe der Partikel 108 an.
In den 1A und 1B sind die Kapseln 104 als im Wesentlichen prismatisch dargestellt und sie besitzen eine Breite (parallel zu den Ebenen der Elektroden), die beträchtlich größer ist als ihre Höhe (senkrecht zu diesen Ebenen). Diese prismatische Form der Kapseln ist willkürlich. Wenn die Kapseln 104 im schwarzen Zustand gemäß 1B im Wesentlichen kugelförmig sind, dann würden sich die Partikel 108 an der höchsten Stelle der Kapsel auf einer begrenzten Fläche zusammenballen, die direkt über der Mitte der Kapsel zentriert ist. Die vom Beobachter erkannte Farbe wäre dann im Wesentlichen der Durchschnitt dieses zentralen schwarzen Bereiches und eines weißen Ringes, der diesen zentralen Bereich umschließt, wobei die weiße Flüssigkeit 106 sichtbar wäre. Selbst in diesem übereinandergefügten schwarzen Zustand würde der Beobachter eine graue Farbtönung anstelle eines reinen schwarzen Farbtons erkennen, und der Kontrast zwischen den beiden extremen optischen Zuständen der Pixel wäre entsprechend begrenzt. Im Gegensatz dazu bedecken die Partikel 108 bei der prismatischen Form der Mikrokapsel gemäß 1A und 1B im Wesentlichen den gesamten Querschnittsbereich der Kapsel, so dass kein weißer Farbton oder nur ein ganz geringer weißer Farbton sichtbar wird, und der Kontrast zwischen den extremen optischen Zuständen der Kapsel wird verbessert. Für eine weitere Diskussion dieses Sachstandes und um darzulegen, dass es erwünscht ist, eine dichte Packung der Kapseln innerhalb der elektrophoretischen Schicht anzuordnen, wird der Leser auf die US-A-6,067,185 und die entsprechende veröffentlichte internationale Patentanmeldung WO 99/10767 verwiesen. Außerdem sind, wie in den vorerwähnten Patenten und Patentanmeldungen von E Ink und MIT beschrieben, die Mikrokapseln normalerweise in einem festen Binder umschlossen, um eine mechanische Integrität des elektrophoretischen Mediums zu erreichen, aber dieser Binder ist der Übersichtlichkeit wegen in den 1 bis 3 weggelassen.
Die zweite erfindungsgemäße elektrophoretische Anzeige (die allgemein mit 200 bezeichnet ist), die in den 2A und 2B dargestellt ist, besteht aus einem gekapselten elektrophoretischen Medium (allgemein mit 202 bezeichnet), das aus einer Vielzahl von Kapseln 204 besteht, von denen jede eine Suspendierungsflüssigkeit 206 und, dispergiert darin, eine Vielzahl positiv geladener schwarzer Partikel 108 aufweist, die identisch jenen sind, die bei der ersten oben beschriebenen Anzeige benutzt wurden. Die Anzeige 200 umfasst weiter eine Frontelektrode 110, rückwärtige Elektroden 112 und ein Substrat 114, die sämtlich identisch den Bestandteilen der ersten Anzeige 100 sind. Jedoch ist zusätzlich zu den schwarzen Partikeln 108 in der Flüssigkeit 206 eine Vielzahl negativ geladener Partikel 218 suspendiert, die für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung als weiß angenommen werden sollen.
Im typischen Fall ist die Flüssigkeit 206 ungefärbt (d.h. im Wesentlichen transparent), obgleich auch etwas Farbe darin angeordnet werden kann, um die optischen Eigenschaften der verschiedenen Zustände der Anzeige einzustellen. 2A zeigt die Anzeige 200, wobei die Frontelektrode 110 positiv gegenüber der rückwärtigen Elektrode 112 des dargestellten Pixels aufgeladen ist. Die positiv geladenen Partikel 108 werden elektrostatisch benachbart zur rückwärtigen Elektrode 112 gehalten, während die negativ geladenen Partikel 218 elektrostatisch gegen die Frontelektrode 110 gehalten werden. Demgemäß sieht der Beobachter, der die Anzeige 200 durch die Frontelektrode 110 betrachtet, weiße Pixel, da die weißen Pixel 218 sichtbar sind und die schwarzen Partikel 108 überdecken.
2B zeigt die Anzeige 200, wobei die Frontelektrode 110 negativ gegenüber der rückwärtigen Elektrode 112 bei dem dargestellten Pixel aufgeladen ist. Wie bei dem entsprechenden optischen Zustand gemäß 1B sind nunmehr die positiv geladenen Partikel 108 elektrostatisch von der negativen Frontelektrode 110 angezogen, während die negativ geladenen Partikel 218 elektrostatisch von der rückwärtigen positiven Elektrode 112 angezogen werden. Demgemäß bewegen sich die Partikel 108 benachbart zur Frontelektrode 110 und die Pixel lassen die schwarze Farbe der Partikel 108 erkennen, während die weißen Partikel 218 verdeckt werden.
Die dritte erfindungsgemäße elektrophoretische Anzeige (allgemein mit 300 bezeichnet), die in den 3A und 3B dargestellt ist, umfasst ein verkapseltes elektrophoretisches Medium (allgemein mit 302 bezeichnet) mit einer Vielzahl von Kapseln 304. Die Anzeige 300 weist außerdem eine Frontelektrode 110, rückwärtige Elektroden 112 und ein Substrat 114 auf, die sämtlich identisch den Teilen der Anzeigen 100 und 200 sind, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Anzeige 300 entspricht der vorbeschriebenen Anzeige 200 insofern, als die Flüssigkeit 306 ungefärbt ist und die weißen negativ geladenen Partikel 218 darin suspendiert sind. Jedoch unterscheidet sich die Anzeige 300 von der Anzeige 200 dadurch, dass rote negativ geladene Partikel 320 vorgesehen sind, die eine wesentlich kleinere elektrophoretische Mobilität besitzen als die weißen Partikel 218.
3A zeigt die Anzeige 300, wobei die Frontelektrode 110 positiv gegenüber der rückwärtigen Elektrode 112 des veranschaulichten Pixels aufgeladen ist. Sowohl die negativ geladenen weißen Partikel 218 als auch die negativ geladenen roten Partikel 320 werden von der Frontelektrode 110 angezogen, aber da die weißen Partikel 218 eine wesentlich höhere elektrophoretische Mobilität besitzen, erreichen sie die Frontelektrode 110 zuerst (dabei ist zu bemerken, dass der optische Zustand gemäß 3A normalerweise durch abrupte Umkehr der Polarität der Elektroden in den optischen Zustand gemäß 3B bewirkt wird, so dass sowohl die weißen Partikel 218 als auch die roten Partikel 320 die Dicke der Kapsel 304 durchlaufen, wobei die größere Mobilität der weißen Partikel 218 bewirkt, dass sie ihre jeweiligen Stellungen an der Frontelektrode 110 vor den roten Partikeln 320 erreichen). Demgemäß bilden die weißen Partikel 218 eine kontinuierliche Schicht unmittelbar benachbart zur Frontelektrode 110, und dadurch werden die roten Partikel 320 abgedeckt. Demgemäß sieht ein Beobachter, der die Anzeige 300 durch die Frontelektrode 110 betrachtet, ein weißes Pixel, da die weißen Partikel 218 sichtbar sind und die roten Partikel 320 abdecken.
3B zeigt die Anzeige 300, wobei die Frontelektrode 110 negativ relativ zu der rückwärtigen Elektrode 112 des dargestellten Pixels aufgeladen ist. Sowohl die negativ geladenen weißen Partikel 218 als auch die negativ geladenen roten Partikel 320 werden von der rückwärtigen Elektrode 112 angezogen, aber da die weißen Partikel eine höhere elektrophoretische Mobilität besitzen, erreichen die weißen Partikel 218 die rückwärtige Elektrode 112 schneller als die roten Partikel 320, wenn der optische Zustand gemäß 3B durch Umkehr der Polarität an den Elektroden im optischen Zustand gemäß 3A umgekehrt wird, so dass die weißen Partikel 218 eine kontinuierliche Schicht benachbart zur Elektrode 112 liefern und eine kontinuierliche Schicht roter Partikel 320 gebildet wird, die auf die Frontelektrode 110 hin gerichtet ist. Demgemäß sieht ein Beobachter, der die Anzeige 300 durch die Frontelektrode 110 betrachtet, ein rotes Pixel, da die roten Partikel 320 sichtbar sind und die weißen Partikel 218 abdecken.
Die vorliegende Erfindung kann auf alle Formen verkapselter elektrophoretischer Medien gemäß 1 bis 3 angewandt werden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf gekapselte elektrophoretische Medien beschränkt, und sie kann auch auf unverkapselte Medien und Polymer-dispergierte elektrophoretische Medien angewandt werden, die, wie oben erwähnt, vom Zweiphasentyp sind, wobei das Suspendierungsfluid und die Partikel eine diskontinuierliche Phase mit einer Vielzahl von Tropfen bilden, wobei die Tropfen eine kontinuierliche Phase umschließen. In einem solchen Polymer-dispergierten elektrophoretischen Medium umfassen die Tropfen wenigstens 40 Volumenprozent des gesamten elektrophoretischen Mediums; vergleiche hierzu die erwähnte laufende Patentanmeldung Ser.Nr. 09/683,903.
Das in der vorliegenden Erfindung benutzte Polymer ist sehr unterschiedlich gegenüber gewissen Polymeren mit geringem Molekulargewicht, die als Ladungssteuermittel bei gewissen bekannten elektrophoretischen Medien benutzt werden. Wenn ein solches Ladungssteuermittel auf Polymeren basiert (und nicht alle tun dies), haben diese normalerweise Molekulargewichte von nur wenigen Tausend höchstens und, was wichtiger ist, sie müssen funktionelle Gruppen haben, die bewirken, dass sie von den elektrophoretischen Partikeln absorbiert werden, da nur durch eine solche Absorption ihre Funktion der Steuerung der Ladung der Partikel möglich wird.
Um zu gewährleisten, dass das Polymer nicht im Wesentlichen von den elektrophoretischen Partikeln absorbiert wird, ist es erwünscht, ein Polymer zu wählen, das chemisch höher, verglichen mit dem Suspendierungsfluid, ist und demgemäß in diesem leicht löslich ist. Das Polymer und die Suspendierungsfluid-Kombination sollten zweckmäßigerweise derart sein, dass das Fluid wenigstens ein Theta-Lösungsmittel für das Polymer bei Raumtemperatur ist. Um den Temperaturbereich der verbesserten Bildstabilität zu erhöhen, ist es zweckmäßig, dass das Fluid wenigstens moderat gut für eine gute Lösung des Bildstabilisier-Polymers ist. Ein Verfahren zum Wählen einer geeigneten Polymer/Fluid-Kombination besteht darin, die Eigenviskosität der Kombination gegen das Molekulargewicht des Polymers aufzutragen. Geeignete Kombinationen sind dann jene, bei denen die Neigung am besten linear dem Logarithmus der Eigenviskosität gegen den Logarithmus des Molekulargewichtes bei wenigstens 0,5 angepasst ist, und der erwünschte Bereich liegt zweckmäßigerweise zwischen 0,55 und etwa 0,8.
Im typischen Fall ist das Suspendierungsfluid in einer elektrophoretischen Anzeige ein aliphatischer Kohlenwasserstoff (allein oder in Kombination mit halogenisiertem Kohlenwasserstoff), und bei derartigen Fluids ist es zweckmäßig, dass das Polymer ein Kohlenwasserstoff-Polymer ist, das im Wesentlichen frei von funktionellen Gruppen, z.B. ionisierbaren oder ionischen Bestandteilen, ist, die bewirken könnten, dass das Polymer mit chemischen Bestandteilen der elektrophoretischen Partikel zusammenwirkt oder physikalisch nach der Oberfläche der elektrophoretischen Partikel absorbiert. Beispielsweise scheint es, dass das Vorhandensein eines beträchtlichen Anteils aromatischer Gruppen eine schlechte Löslichkeit oder Absorption eines Polymers für die elektrophoretischen Partikel bewirkt, wenn das Suspendierungsfluid ein gleicher Gewichtsanteil der Mischung von aliphatischem Kohlenwasserstoff und halogenisiertem Kohlenwasserstoff ist, so dass dieses Suspendierungsfluid ein gleicher Gewichtsanteil des aliphatischen Kohlenwasserstoffs und des halogenisierten Kohlenwasserstoffs ist, so dass für dieses Suspendierungsfluid ein Kohlenwasserstoff-Misch-Polymerisat, das einen beträchtlichen Anteil von Polystyrol-Wiederholungseinheiten enthält, in einem solchen elektrophoretischen Medium nicht benutzt werden sollte. Bei elektrophoretischen Medien mit aliphatischen Kohlenwasserstoff/halogenisierten Kohlenwasserstoff-Suspendierungsfluiden ist das Polymer vorzugsweise ein Polyolefin, Polyisobuthylen (Poly-2-Methylpropen) das vorzugsweise benutzte Polymer, obgleich auch eine Vielzahl anderer Polymere benutzbar sind, beispielsweise Polysiloxane und insbesondere Polydimethylsiloxane. Polyisobuthylen ist kommerziell verfügbar in Molekulargewichtsbereichen, die zur Benutzung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, d.h. es ist kostengünstig, stabil bei hohen Temperaturen, widerstandsfähig gegen Oxidation und es enthält keine leicht reaktiven oder ionisierbaren Komponenten. Wie bereits erwähnt, sind ionische oder ionisierbare Komponenten im Polymer unerwünscht, da die Freigabe derartiger Komponenten in dem Suspendierungsfluid unerwünschte Änderungen in den Ladungen der elektrophoretischen Partikel zur Folge haben kann, wodurch ihre elektrophoretischen Mobilitäten verändert werden können. Das Polyisobuthylen (PIB) hat in erwünschter Weise ein zahlenmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als 100.000 und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 150.000 bis etwa 3.000.000 und ein gewichtsmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als 100.000 und vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 300.000 und etwa 3.000.000. Ähnliche Molekulargewichtsbereiche können in Verbindung mit anderen Polymeren benutzt werden. Polyisobuthylene, die in diese Molekulargewichtsbereiche fallen, sind kommerziell verfügbar, beispielsweise von Sigma-Aldrich, Inc., P.O. Box 2060, Milwaukee WI 53201, unter den Katalognummern 18145-5 und 18146-3. Das Polyisobuthylen hat in erwünschter Weise ein Viskositäts-Durchschnitts-Molekulargewicht im Bereich zwischen 200.000 und 1.600.000 g/mol.
Die optimale Menge von Polymer zur Erzeugung einer Stabilität in irgendeinem speziellen System kann leicht empirisch bestimmt werden. Wie in den folgenden Beispielen gezeigt, ändert sich die optimale Menge des Polymers in einer ziemlich komplizierten Weise mit dem Ausmaß der erforderlichen Bildstabilität, dem Molekulargewicht des Polymers und der maximalen Schaltzeit des Mediums, die zulässig ist. Jedoch kann als allgemeine Regel festgestellt werden, dass wenigstens im Falle der bevorzugten Polyisobuthylene, wie oben beschrieben, zweckmäßigerweise das Polymer in einer Menge zwischen etwa 0,25 und etwa 2,5 Gewichtsprozent des Suspendierungsfluids zugesetzt wird und vorzugsweise in einer Menge zwischen etwa 0,75 und etwa 2 Gewichtsprozent. Unter etwa 0,25 Gewichtsprozent erzeugt in Abhängigkeit von dem Molekulargewicht des Polymers das Polymer keine oder nur eine geringe Erhöhung in der Bildstabilität, wie dies sonst die Erhöhung der Viskosität des Suspendierungsfluids zur Folge hätte, während Polymerkonzentrationen von etwa über 2,5 Gewichtsprozent eine Erhöhung der Viskosität bewirken, die wiederum unannehmbare Schaltzeiten zur Folge hätte.
Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, die Bildstabilität der elektrophoretischen Medien um mehrere Größenordnungen zu verbessern, wobei die Schaltzeit des Mediums um einen Faktor von nur etwa 2 bis 4 erhöht wird. Wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich, können bevorzugte Medien nach der Erfindung eine Bildstabilität von wenigstens etwa 1.000 Sekunden und in gewissen Fällen wenigstens etwa 10.000 Sekunden oder beträchtlich mehr erreichen, während ähnliche Medien ohne Zusatz von Polymer nur Bildstabilitäten in der Größenordnung von 10 Sekunden erzeugen. (Alle Bezugnahmen auf die Bildstabilitätszeiten sind gemäß vorliegender Beschreibung jene Zeiten, die gemessen werden durch die Zeit, die erforderlich ist, damit ein optischer Zustand L* sich um 2 Einheiten ändert, wie in dem Beispiel 1 weiter unten beschrieben ist).
Wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich, ist es ziemlich überraschend, dass der Zusatz des Polymers in das Suspendierungsfluid gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur die beiden extremen optischen Zustände des Mediums (z.B. schwarz und weiß) stabilisiert, sondern auch die dazwischenliegenden optischen Grautöne; es ist für den Fachmann auf dem Gebiet elektrophoretischer Anzeigen bekannt, dass derartige Grauzustände erzeugt werden können, indem dem Medium elektrische Impulse verminderter Länge und/oder Spannung im Vergleich mit Impulsen zugeführt werden, die benötigt werden, um das Medium von einem extremen optischen Zustand in den anderen zu überführen. Diese Möglichkeit der vorliegenden Erfindung, die Grauzustände zu stabilisieren, ist wichtig, da es erwünscht ist, eine elektrophoretische Anzeige zu schaffen, die in der Lage ist, Grautöne in kleinen Anzeigen darzustellen (wie beispielsweise jenen, die in PDA's benutzt werden), wo die begrenzte Zahl von Pixeln in der Anzeige eine örtliche Modulation bewirkt ("Halbtönung"), um die Grautöne unzweckmäßig zu machen.
Die verbesserte Bildstabilität, die durch die vorliegende Erfindung erreicht wird, wird durch die Temperatur nicht wesentlich beeinflusst, wenigstens nicht innerhalb der Arbeitstemperaturbereiche der Medien, wie sie in den folgenden Beispielen geprüft wurden. Obgleich die optischen Zustände der elektrophoretischen Medien sich mit der Temperatur ändern, wird die Periode, während der der Ursprungszustand des Mediums unmittelbar nach einer Änderung in den optischen Zuständen fortdauert, nicht wesentlich durch die Temperatur beeinflusst, wie dies im Beispiel 5 beschrieben ist.
Das elektrophoretische Medium der vorliegenden Erfindung kann bei irgendeiner Type einer elektrophoretischen Anzeige benutzt werden, einschließlich jenen Typen von Anzeigen, wie sie in den erwähnten Patenten und veröffentlichten Patentanmeldungen von E Ink und MIT beschrieben sind. Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrophoretische Anzeige mit einem elektrophoretischen Medium der vorliegenden Erfindung und wenigstens einer Elektrode, die benachbart zum Medium angeordnet und der Lage ist, ein elektrisches Feld an das Medium anzulegen. Eine derartige Anzeige kann eine zweite Elektrode in Form eines Schreibers oder einer ähnlichen Einrichtung aufweisen, die in der Lage ist, über das Medium bewegt zu werden, um darauf zu schreiben. In einer Ausführungsform der elektrophoretischen Anzeige vorliegender Erfindung werden zwei Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des elektrophoretischen Mediums angeordnet, und wenigstens eine der Elektroden ist im Wesentlichen transparent, so dass das elektrophoretische Medium durch die im Wesentlichen transparente Elektrode betrachtet werden kann. Wie bereits erwähnt, werden, wenn das elektrophoretische Medium der vorliegenden Erfindung verkapselt ist, die Kapseln im typischen Fall innerhalb eines festen Binders gehalten und eine oder beide Elektroden der Anzeige können durch ein zweckmäßiges Verfahren am Binder befestigt werden, beispielsweise durch Heißlamination.
Die folgenden Beispiele dienen nur der Veranschaulichung, um Einzelheiten speziell bevorzugter Reagenzien, Bedingungen und Techniken zu zeigen, die in den elektrophoretischen Medien und Anzeigen gemäß der Erfindung benutzbar sind.
Bei den folgenden Beispielen wurden drei unterschiedliche bevorzugte Medien nach der Erfindung benutzt, und der Übersichtlichkeit wegen werden diese im Folgenden als "Medium A", "Medium B" und "Medium C" bezeichnet. Diese Medien, die sämtlich einer Type mit verkapselten dualen Partikeln angehören, benutzen jeweils ein mit Polymer überzogenes weißes Titanpartikel und ein mit Polymer überzogenes schwarzes Partikel in einem ungefärbten Suspendierungsfluid, und diese wurden durch das nachstehend beschriebene Verfahren hergestellt. Das Suspendierungsmedium, das in Medium A und B benutzt wurde, bestand aus einer Mischung von Kohlenwasserstoff (Isopar-G, kommerziell verfügbar von Exxon Corporation, Houston, Texas; "Isopar" ist eine registrierte Marke) und einem halogenisierten Kohlenwasserstofföl (halogenisiertes Kohlenwasserstofföl 1,8, kommerziell verfügbar von Halogenated Hydrocarbon Products Corporation, River Edge, New Jersey, das im Folgenden der Einfachheit halber als "Halocarbon" (Halogenkohlenwasserstoff) bezeichnet wird), welches ein Dispergierungsmittel Solsperse 17000 enthält, das kommerziell verfügbar ist von Avecia Ltd., Blackley, Manchester, United Kingdom; "Solsperse" ist eine registrierte Marke). Das Medium C benutzt keinen Kohlenwasserstoff in dem Suspendierungsfluid.
Vorbereitung der inneren Phase Medium A
Um 1084,6 g der inneren Phase Medium A herzustellen, die bereit ist zur Verkapselung, wurden 542,3 g eines Medium-A-Vorläufers hergestellt, indem die folgenden Bestandteile kombiniert wurden: 40,4 g von mit Polymer überzogenem Titanoxid und 4,1 g eines Chargemittels (Solsperse 17000), 4,1 g eines Tensides (Span85) und 123 g von 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Lösungsmittel. Diese Dispersion wurde über Nacht gemischt und dann etwa 1 bis 2 Stunden lang beschallt. In einem getrennten Gefäß wurde eine Mischung hergestellt von 1,7 g mit Polymer überzogenem Ruß mit 123 g von 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Lösungsmittel; diese Dispersion wurde dann über Nacht gemischt und 1 bis 2 Stunden lang beschallt. Dann wurden Titanoxid und Ruß-Dispersionen kombiniert und mit 246 g von 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Lösungsmittel kombiniert. Die innere Phase des Mediums A wurde hergestellt, indem der Medium-A-Vorläufer mit einer gleichen Masse von 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Lösungsmittel verdünnt wurde. In jenem Medium, das Polyisobuthylen, wie oben erwähnt, enthielt, wurde das fertige Verdünnungslösungsmittel mit der geeigneten Konzentration von Polyisobuthylen hergestellt. In jenem Medium, das Isopar V enthält, folgte der oben definierten Prozedur eine Substitution von Isopar G durch Isopar V.
Vorbereitung der inneren Phase Medium B
Um 1000 g der inneren Phase Medium B herzustellen, die bereit ist zur Verkapselung, wurden 120 g Titanoxid und 9 g Ruß getrennt mit Polymer überzogen. Das mit Polymer überzogene Titanoxid wurde mit 3,0 Prozent seines Eigengewichts des Dispergierungsmittels vermischt und es wurde eine 30- prozentige w/w-Vorratslösung in einer 1:1 w/w Isopar/Holocarbon-Mischung hergestellt. Der mit Polymer überzogene Ruß wurde in gleicher Weise zu einer etwa 5-prozentigen w/w-Vorratslösung unter Benutzung eines Mikrofluidizers hergestellt. Die beiden resultierenden Vorratslösungen wurden mit einer geeigneten zusätzlichen 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Mischung kombiniert, um 1000 g der Mischung herzustellen, und diese wurde geschüttelt und auf einer Mischwalze wenigstens 24 Stunden lang belassen, bevor die Mischung bei dem Verkapselungsprozess benutzt wurde. (Bei jenen Medien, die Polyisobuthylen oder Isopar V, wie oben beschrieben, enthielten, wurde die Zumischung des Polymers oder die Substitution von Isopar G durch Isopar V während dieser Mischstufe vorgenommen.)
Verkapselung der inneren Phasen A und B und Vorbereitung der Anzeigen
Um die so hergestellten inneren Phasen in einem 4 L-Reaktor zu verkapseln, wurden 22,5 g Gelatine in entionisiertem Wasser (1311,2 g) bei 40°C gelöst, wobei ein Umrühren in der Weise erfolgte, dass kein Schaum auf der Oberfläche der Lösung erzeugt wurde. Getrennt hiervon wurde Akazienöl (16,7 g – verfügbar von Sigma-Aldrich) in entionisiertem Wasser (327,8 g) gelöst und die sich ergebende Lösung wurde auf 40°C erhitzt. Ebenso wurde getrennt die oben beschriebene innere Phase (580 g) auf 40°C erhitzt und dann etwa 15 Minuten lang der Gelatinelösung zugesetzt; die Gelatinelösung wurde während des Zusetzens gerührt und dann in die innere Phase durch einen Tropftrichter eingeführt, dessen Auslass unter die Oberfläche der Gelatinelösung geführt wurde. Nachdem das Zusetzen der inneren Phase vollendet war, wurde die Rührgeschwindigkeit vergrößert und der Rührvorgang wurde 30 Minuten lang bei 40°C fortgesetzt, um die innere Phase in Tropfen zu emulgieren, die einen Durchschnittsdurchmesser von etwa 200μm für das Medium A und etwa 80μm für das Medium B haben.
Dann wurde die Akazienöllösung während 1 Minute zugesetzt, wobei sorgfältig eine Schaumbildung vermieden wurde. Der pH-Wert der Mischung wurde auf etwa 4,9 herabgesetzt, wobei 10 Prozent wässrige Essigsäure benutzt wurden und das wirksame Rühren wurde über weitere 40 Minuten bei der gleichen Temperatur fortgesetzt. Die Temperatur der Mischung wurde auf 10°C während einer Zeitdauer von 2 Stunden abgesenkt, wobei weiter eine wirksame Verrührung stattfand, und es wurde Glutaraldehyd (8,35 g) zugesetzt. Danach wurde die Mischung graduell auf 25°C erhitzt und weitere 12 Stunden lang wirksam verrührt. Zum Schluss wurde der Rührvorgang unterbrochen und die Mischung konnte sich über 10 bis 15 Minuten lang setzen, und während dieser Zeit ergab sich eine etwa 25 bis 50 mm hohe Schaummischung getrennt auf der Oberseite der Flüssigkeit.
Dann wurde die flüssige Phase entfernt und es verblieb eine schaumartige Mischung im Reaktor, und die Kapseln in dieser flüssigen Phase wurden dreimal durch Sedimentierung und Re-Dispersion in entionisiertem Wasser gewaschen. Die Kapseln des Mediums A wurden größenmäßig getrennt, um eine Verteilung zwischen 100 und 300μm Durchmesser zu erhalten, wobei der mittlere Durchmesser bei etwa 200μm lag. Die Medium-B-Kapseln wurden größenmäßig getrennt, um eine Verteilung zwischen 50 und 120μm Durchmesser zu erhalten, wobei der mittlere Durchmesser bei 70 bis 80μm lag; eine derartige Verteilung kann bewirkt werden, indem die Kapseln 90 Sekunden lang auf einem 63-μm-Sieb gesiebt werden und dann 30 Sekunden lang auf einem 38-μm-Sieb, um die fertige Kapselaufschlämmung zu erzeugen.
Die resultierende Kapselaufschlämmung wurde zentrifugiert und dann mit einem wässrigen Urethanbinder (NeoRez R-9320, verfügbar von NeoResins, 730 Main Street, Wilmington MA 01887; "NeoRez" ist eine registrierte Marke) in einem Verhältnis von 1 Gewichtsteil Binder zu 9 Gewichtsteilen Kapseln vermischt, und es wurden 0,3 Gewichtsprozent Hydroxypropylmethylcellulose als Schlitzüberzugszusatz beigefügt. Die resultierende Mischung wurde auf einem 125μm dicken mit Indiumzinnoxid überzogenen Polyesterfilm aufgetragen, wobei eine Bewegung mit 1 m/sec relativ zu dem Überzugsschlitzkopf erfolgte. Der überzogene Film wurde 10 Minuten lang getrocknet und dann im Ofen bei 50°C 15 Minuten weiter getrocknet, um ein elektrophoretisches Medium zu erzeugen, das etwa 50μm dick ist und im Wesentlichen eine einzige Schicht von Kapseln enthält (vergleiche die oben erwähnte veröffentlichte internationale Patentanmeldung WO 00/20922).
Um eine elektrophoretische Anzeige zu schaffen, die benutzt werden könnte, um die Eigenschaften des so hergestellten elektrophoretischen Mediums zu untersuchen, wurde die mit Kapseln überzogene Oberfläche des überzogenen Films dann mit dem erwähnten NeoRez R-9320-Binder überzogen, und zwar unter Benutzung einer Auftragsklinge mit einem 13 mil (330μm) Spaltauftrag (dieser Binder dient sowohl zur Planbildung der Kapsel-überzogenen Oberfläche als auch als Schichtkleber), und der überzogene Film wurde bei 50°C 20 Minuten lang getrocknet. Dann wurde der getrocknete Film heiß auf einem zweiten überzogenen Polyesterfilm laminiert, und zwar auf der Seite, die dem elektrophoretischen Medium zugewandt war, und der Überzug bestand aus einem Indiumzinnoxid, wodurch die elektrophoretische Anzeige oder das Pixel fertig waren.
Vorbereitung der inneren Phase Medium C
Um 1064 g der inneren Phase Medium C zur Verkapselung zu bereiten, wurden 678 g des ersten Medium-C-Vorläufers hergestellt, indem eine Kombination von 406,8 g von mit Polymer überzogenem Titanoxid mit 271,2 g des Isopar-Lösungsmittels vermischt wurden. Diese Dispersion wurde über Nacht vermischt und dann etwa 1 bis 2 Stunden lang beschallt. In einem getrennten Gefäß wurden 16,7 g von mit Polymer überzogenem Ruß mit 67,0 g Isopar-Lösungsmittel kombiniert; diese Dispersion wurde dann mit hoher Scherwirkung dispergiert. Die Titanoxid-Dispersion und die Rußdispersion wurden dann kombiniert und verdünnt in einer Mischung von 194,9 g Isopar-Lösungsmittel, 48,8 g 10-gewichtsprozentiger Lösung des Chargemittels (Solsperse 17000) in Isopar-Lösungsmittel, 5,2 g Tensid (Span85) und der notwendigen Menge von Polymer in Isopar-Lösungsmittel. Die resultierende innere Phase Medium C wurde über Nacht vor der Verkapselung vermischt.
Verkapselung der inneren Phase C und Vorbereitung der Anzeigen
Um die innere so hergestellte Phase in einem 4 L-Reaktor zu verkapseln, wurden 66,7 g Gelatine in entionisiertem Wasser (2622,2 g) bei 40°C gelöst und verrührt, wobei Sorge dafür getragen wurde, dass kein Schaum auf der Oberfläche der Lösung erzeugt wurde. Getrennt wurden 66,7 g Akazienöl (verfügbar von Sigma Aldrich) in entionisiertem Wasser (655,6 g) gelöst und die resultierende Lösung wurde auf 40°C erhitzt. Außerdem wurde die oben beschriebene innere Phase (1060 g) auf 40°C erhitzt und dann während einer Zeitdauer von etwa 15 Minuten der Gelatinelösung zugesetzt; die Gelatinelösung wurde während des Zusatzes verrührt, der durch Einleitung der inneren Phase über einen Tropftrichter zugesetzt wurde, dessen Auslass unter der Oberfläche der Gelatinelösung gehalten wurde. Nach dem Zusatz war die innere Phase vollständig und die Rührrate wurde erhöht und 60 Minuten lang bei 40°C fortgesetzt, um die innere Phase in Tropfen zu emulgieren, deren Durchmesser etwa 40μm betrug.
Dann wurde die Akazienöllösung während einer Zeitdauer von etwa 1 Minute zugefügt, wobei sorgfältig eine Schaumbildung vermieden wurde. Der pH-Wert der Mischung wurde dann auf etwa 4,9 abgesenkt, und zwar unter Benutzung einer 10-prozentigen wässrigen Essigsäurelösung, und die wirksame Rührbewegung wurde weitere 40 Minuten lang bei der gleichen Temperatur fortgesetzt. Die Temperatur der Mischung wurde auf 10°C während einer Zeitdauer von 2 Stunden abgesenkt, wobei weiter ein wirksames Verrühren stattfand, und es wurden 16,7 g einer 50-gewichtsprozentigen Lösung von Glutaraldehyd zugesetzt. Nach diesem Zusatz wurde die Mischung graduell auf 25°C erhitzt und wirksam weitere 12 Stunden lang verrührt.
Dann wurde die flüssige Phase entfernt und die Kapseln in der flüssigen Phase wurden einmal durch Sedimentierung und Re-Dispersion in entionisiertem Wasser gewaschen. Die Kapseln wurden größenmäßig getrennt, um eine Verteilung zwischen 20 und 60μm Durchmesser zu erzeugen, wobei ein mittlerer Durchmesser von etwa 40μm erhalten wurde. Eine derartige Verteilung kann erreicht werden, indem die Kapseln 90 Sekunden lang in einem 38-μm-Sieb gesiebt und 90 Sekunden lang in einem 25-μm-Sieb gesiebt werden, um die fertige Kapselaufschlämmung zu bilden.
Die resultierende Kapselaufschlämmung wurde auf einen pH-Wert von 8 eingestellt, wobei eine 1-prozentige (Gewicht) Ammoniumhydroxid-Lösung benutzt wurde. Die Kapseln wurden durch Zentrifugierung konzentriert und dann mit einem wässrigen Urethanbinder in einem Verhältnis von 1 Gewichtsteil Binder mit 8 Gewichtsteilen Kapseln vermischt. Die resultierende Mischung wurde auf einem 125μm dicken mit Indiumzinnoxid überzogenen Polyesterfilm aufgetragen, so dass, nachdem der überzogene Film an der Luft 1 Stunde getrocknet war, ein elektrophoretisches Medium erzeugt wurde, das etwa 20μm dick war und im Wesentlichen eine einzige Schicht von Kapseln enthielt.
Auf einem Polyethylenterephthalat-Trennblatt wurde ein Polyurethankleber durch eine Schlitzdüseneinrichtung aufgetragen. Das überzogene Trennblatt wurde in einen Ofen bei 65°C überführt und 10 Minuten lang getrocknet. Während des Überziehens wurde die Strömungsrate durch die Schlitzdüse und die Geschwindigkeit des Überzugskopfes so eingestellt, dass ein Kleberfilm entstand, der im trockenen Zustand 15μm dick war. Das überzogene Trennblatt wurde dann auf dem mit Mikrokapseln überzogenen Polyesterfilm unter Benutzung eines Western-Magnum-Walzenlaminators laminiert, und das getrocknete Trennblatt wurde dann auf der Oberseite der Mikrokapselschicht aufgelegt und im Walzspalt des Laminators bei einem Druck von 50 PSI (0,46 mPa) laminiert, wobei die obere Walze eine Temperatur von 300°F (149°C) und die untere Walze eine Temperatur von 275°F (135°C) hatte und die Lineargeschwindigkeit 0,7 ft/min (3,5 mm/sec) betrug. Das resultierende Laminat wurde dann abgekühlt, und es wurde eine Einpixelanzeige erzeugt, indem ein Stück geeigneter Größe von dem gekühlten Laminat abgeschnitten wurde und indem das Trennblatt entfernt und der Film mit der Klebeseite nach unten auf einer hinteren Elektrode aufgelegt wurde und indem der so gebildete Schichtenkörper durch den Laminator geführt wurde, wobei die gleichen Bedingungen wie vorher angewandt wurden.
Beispiel 1
Dieses Beispiel veranschaulicht die Tatsache, dass der Zusatz von PIB zu dem Suspendierungsfluid im Medium A eine Erhöhung der Bildstabilität erzeugt, die größer ist als jene, die eine Erhöhung der Viskosität bewirken könnte, die durch den Zusatz von PIB verursacht wird.
Es wurde eine vorbereitende Gruppe von Experimenten durchgeführt, um die Auswirkung auf die Viskosität der 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Mischung zu bestimmen, die im Medium A und im Medium B benutzt wurde. Es zeigte sich, dass die Mischung selbst eine Viskosität von etwa 0,0021 Pa sec bei 25°C hatte, und der Zusatz der Pigmente, die in den Medien A und B benutzt wurden, erhöhte diese Viskosität nur wenig.
Die 4 zeigt die Veränderung der relativen Viskosität (η_rel), d.h. das Verhältnis der Lösungsviskosität zu jener 1:1 w/w Isopar/Halocarbon-Mischung mit einem Gewichtsanteil von PIB (χ_P _IB) in der Lösung, wobei diese Veränderung die erwartete Form hat; die "best angepasste" Kurve ist eine polynomische kubische Anpassung an die Daten mit Ausnahme für höhere χ_PIB-Werte, die in 4 nicht aufgezeichnet sind und die in den Daten vorhanden waren, die benutzt wurden, um die Anpassung zu bestimmen. Die Figur zeigt die Wirkung des Gewichtsanteils des Polymers für die erwähnten PIB-Polymere 18145-5 und 18146-3. Für sämtliche Polymerkonzentrationen gemäß 4 waren die Lösungen Newton'sche Lösungen über dem gemessenen Beanspruchungsbereich von 0,01 bis 10 Pa (gemessen unter Benutzung eines Durchmessers von 75 mm, 1° Konus und einer Plattengeometrie auf einem Physica UDS 200 gesteuerten Stressrheometer). Dies war ausreichend, um sowohl die Beanspruchungen, die durch die Pigmentpartikel auf das Fluid während der gravitationsmäßigen Absetzung aufgeprägt wurden, als auch die Beanspruchungen zu erfassen, die durch die elektrophoretische Bewegung der Partikel aufgeprägt wurden.
Es wurden weitere Experimente durchgeführt, um die Bildstabilität der Anzeige unter Benutzung des Mediums A bei verschiedenen Konzentrationen von PIB zu bestimmen. Bei diesen Experimenten wurde die Bildstabilität dadurch gemessen, dass zunächst die Pixel auf ihre extremen Schwarz- und Weiß-Zustände für eine große Zahl von Zyklen geschaltet wurden, wobei 42V-Schaltimpulse benutzt wurden; dieser Schritt erfolgte, um vorherige Wirkungen auszuschalten, die möglicherweise von vorherigen Messungen des gleichen Pixels herrührten. Unmittelbar nach diesen Zyklen wurde ein Spannungsimpuls, der notwendig ist, um einen gegebenen optischen Zustand eines Pixels zu erzeugen, angelegt (das Ende dieses Impulses markiert die Zeit Null für die Bildstabilitätsmessungen) und danach wurde die Reflexionsfähigkeit des optischen Zustands des Pixels in Intervallen von 50 ms gemessen. (Die Reflexionsfähigkeit als Funktion der Zeit der außerachsig beleuchteten Pixel wurde unter Benutzung eines Photodiodendetektors bestimmt. Die Photodetektorspannung wurde in Reflexionsfähigkeit umgeformt, indem das Spannungsansprechen zur Reflexionsfähigkeit geeicht wurde, gemessen mit einem Spektrophotometer über den Bereich von 700 bis 400 mm, wobei das Spektrophotometer mit einem diffusen Reflexionsstandard geeicht wurde.) Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt. In dieser Figur (und in weiteren weiter unten beschriebenen Figuren) ist die Reflexionsbeständigkeit definiert als die Zeit, die für die Helligkeit L* erforderlich ist (vergleiche beispielsweise Hunt, R.W.G. "Measuring Color", 3. Ausgabe, Fountain Press, Kingston-upon-Thames, England (1998). (ISBN 0 86343 387 1)), um eine Änderung um 2 Einheiten vom Maximum zu bewirken (Minimum für schwarze Zustände in gewissen späteren Figuren), die nach Abschluss des Adressierungsimpulses beobachtet wurden; es ist festzustellen, dass, wie aus 7 und 8 ersichtlich, dieses Maximum nicht notwendigerweise am Ende des Adressierungsimpulses auftritt. (Eine Messung der Änderung in L* vom Maximum entspricht in guter Annäherung der Messung, wenn ein Benutzer festzustellen beginnt, dass eine gewisse Verschlechterung des Bildes der Anzeige erfolgt. Das menschliche Auge ist gegenüber Änderungen der Helligkeit einer gegebenen Anzeige während einer begrenzten Zeitperiode empfindlicher als die Differenz in der Helligkeit zwischen zwei Anzeigen, die unter zeitlich weit auseinander liegenden Umständen wahrgenommen werden. Demgemäß erfasst ein Benutzer die Verschlechterung der Bildqualität der Anzeige durch Änderung von dem soeben betrachteten hellsten Bild bei einem maximalen L* und nicht dann, wenn die Anzeige irgendeinen absoluten L*-Wert erreicht.)
Die strichlierte Linie in 5 ist die Viskositätskonzentrationskurve für PIB (18145–5) nach 4, skaliert auf den Reflexionsbeständigkeitswert bei einer Polymerkonzentration von Null, und die Kurve zeigt angenähert die Veränderung der Reflexionsbeständigkeit mit einer Polymerkonzentration, die erwartet würde, wenn Änderungen in der Reflexionsbeständigkeit auf die Pigmentabsetzung bezogen wären, was wiederum bezogen wäre auf Änderungen in der Viskosität, die durch Zusatz des Polymers verursacht werden.
Um auf andere Weise zu zeigen, dass die Änderungen der Reflexionsbeständigkeit, die mit PIB erreicht wurden, nicht allein eine Folge der Viskositätsänderung infolge des Zusatzes von PIB sind, wurden Versuche durchgeführt, bei denen ein Teil des Isopar-G in dem Suspendierungsfluid durch Isopar-V ersetzt wurde, ein chemisch ähnliches Lösungsmittel vom gleichen Hersteller, welches jedoch eine höhere Viskosität besitzt. Die Wirkung dieses Ersatzes besteht in der Erhöhung der Viskosität des Suspendierungsfluids ohne Einführung irgendeines Polymers und ohne wesentliche Änderung der chemischen Umgebung durch die elektrophoretischen Partikel. Die Ergebnisse dieser Isopar-V-Substitutionsexperimente sind in 5 auf den Punkten "w/IV" aufgetragen, und diese Punkte sind auf einer Abszisse aufgetragen, die dem PIB enthaltenden Medium mit der gleichen Viskosität entspricht.
Aus 5 ist ersichtlich, dass bei PIB-Konzentrationen von mehr als 0,9 Gewichtsprozent (χ_PIB = 0,009) das Ansteigen der Reflexionsbeständigkeit größer ist als dies auf der Basis der Suspendierungsflüssigkeits-Viskosität zu erwarten ist und dass die Diskrepanz zwischen den experimentellen und den vorhergesagten Werten mit der PIB-Konzentration ansteigt. Da die Ordinatenskala in 5 logarithmisch ist, ist das Ansteigen der Reflexionsbeständigkeit, das keine Folge der Viskositätsänderung ist, beträchtlich größer als es zunächst erscheint; bei einer PIB-Konzentration von 1,5 Gewichtsprozent (χ_P _IB = 0,015) ist die Reflexionsbeständigkeit etwa 70 mal größer als auf der Basis der strichlierten Linie in 5 vorhersehbar war oder etwa 30 mal größer als auf der Basis der Isopar-V-Experimente vorhersehbar war.
Ähnliche Effekte bei Polymerzusatz auf die Dunkelzustands-Bildstabilität wurden ebenfalls beobachtet, obgleich die Schwellwertkonzentration des Polymers, die für eine verbesserte Bildstabilität des Dunkelzustands erforderlich ist, wesentlich niedriger ist als jene für den Weißzustand. Weil es bei den meisten Anzeigeanwendungen erwünscht ist, sowohl eine Dunkelzustands-Bildstabilität als auch eine Weißzustands-Bildstabilität zu erzeugen, bestimmt bei diesem Beispiel die Schwellwertkonzentration für eine Weißzustands-Bildstabilität, wieviel Polymer zuzusetzen ist. Jedoch bedeutet die Differenz der Schwellwertkonzentrationen für Weißzustand und Dunkelzustand, dass es möglich ist, elektrophoretische Medien zu erzeugen, die eine langzeitige verbesserte Bildstabilität im Dunkelzustand haben (der durch Zusatz des löslichen Polymers erhalten wurde) und eine schlechtere Bildstabilität im Weißzustand oder eine Bildstabilität im Weißzustand, die durch andere Mittel erreicht wird.
Beispiel 2
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass der Zusatz von PIB zu dem Suspendierungsfluid im Medium B eine Erhöhung der Bildstabilität erzeugt, die größer ist als die zu erwartende Erhöhung infolge der relativen Viskositätserhöhung, die durch den Zusatz von PIB zu erwarten wäre.
Die Experimente gemäß Beispiel 1 mit Zusatz von PIB und Isopar-V wurden mit dem Medium B mit der Ausnahme wiederholt, dass 15V-Schaltimpulse benutzt wurden. Dies ist die Schaltspannung, für die das Medium B ausgelegt ist. Die Ergebnisse sind in 6 dargestellt, und hieraus ist ersichtlich, dass mit dem Medium B qualitativ ähnliche Ergebnisse erreicht werden wie mit dem Medium A, die im Beispiel 1 beschrieben wurden, außer dass die Reflexionsbeständigkeits-Verbesserung, die mit PIB erreicht wurde, beim Medium B nur bei höheren Konzentrationen erzielt wird (mehr als etwa 1,1 Gewichtsprozent).
Beispiel 3
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass die unter Benutzung der Medien A und B erzeugten Bilder mit Zusatz von PIB sich sehr viel langsamer verschlechtern als die Bilder der modifizierten Medien A und B, die ein Suspendierungsfluid im Wesentlichen gleicher Viskosität, aber ohne PIB aufwiesen.
Es wurde eine Medium-A-Anzeige vorbereitet, die 1,47 Gewichtsprozent PIB als Zusatz zur Erzeugung einer relativen Viskosität von 3,90 enthielt (η_rel ist das Verhältnis der Viskosität des modifizierten Mediums zur Viskosität des unmodifizierten Mediums). Eine ähnliche Medium-A-Anzeige wurde unter Benutzung von Isopar-V vorbereitet, um eine ähnliche relative Viskosität (η_rel = 3,60) zu erhalten. Es wurde weiter ein ähnliches Paar von Medium-B-Anzeigen hergestellt, und zwar eine modifiziert mit 1,40 Gewichtsprozent von PIB (η_rel = 3,66) und die andere mit Isopar-V (η_rel = 3,60).
Beide Anzeigenpaare wurden, wie bei den Beispielen 1 und 2, in ihren Weißzustand geschaltet, und die L*-Werte aller vier Anzeigen wurden zeitlich überwacht. Die Ergebnisse für die Medium-A-Anzeigen sind in 7 dargestellt, und die Ergebnisse für die Anzeigen des Mediums B sind in 8 dargestellt. In beiden Fällen ist ersichtlich, dass die Reflexionsbeständigkeit des Mediums, das PIB enthält, sehr viel größer ist als die Reflexionsbeständigkeit des Mediums, das Isopar-V enthält; bei der Medium-A-Anzeige hat das mit PIB modifizierte Medium eine Reflexionsbeständigkeit, die wesentlich über 1200 Sekunden liegt, im Vergleich mit etwa 230 Sekunden für das mit Isopar-V modifizierte Medium, während bei der Medium-B-Anzeige das mit PIB modifizierte Medium eine Reflexionsbeständigkeit von etwa 390 Sekunden hat im Vergleich mit etwa 70 Sekunden für das mit Isopar-V modifizierte Medium.
Diese Ergebnisse zeigen wiederum, dass mit PIB modifizierte Medien eine Erhöhung der Bildstabilität zeigen, die sehr viel größer ist als jene, die aus Gründen der Viskositätserhöhung in dem Suspendierungsfluid zu erwarten sind, die durch den Zusatz von PIB zustandekommt.
Beispiel 4
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass die Erfindung eine Stabilisierung nicht nur der extremen (schwarz und weiß) optischen Zustände einer elektrophoretischen Anzeige ermöglicht, sondern auch eine Stabilisierung der dazwischen liegenden Grauwerte.
Es wurde eine Anzeige unter Benutzung des Mediums A vorbereitet, die 1,53 Gewichtsprozent PIB enthielt. Die Anzeige wurde in ihren schwarzen Zustand und ihren weißen Zustand geschaltet, wie dies bei dem obigen Beispiel 1 beschrieben wurde, und sie wurde auch auf einen Zwischengrauwert unter Benutzung eines Treiberimpulses geschaltet, der kürzer ist als er erforderlich ist, um die Anzeige von ihrem schwarzen Zustand in ihren weißen Zustand zu ändern. Die L*-Werte aller drei Zustände wurden zeitlich überwacht, und die Ergebnisse sind in 9 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass der Zusatz von PIB erfolgreich war bei der Stabilisierung der dazwischen liegenden Grauzustände und auch hinsichtlich einer Stabilisierung der Schwarz- und Weißzustände.
Beispiel 5
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass die Erhöhung der Bildstabilität, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, durch die Temperatur nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Das gleiche PIB enthaltende Medium A, wie im Beispiel 4, wurde in seinen Schwarz- und Weißzustand geschaltet, wie dies beim Beispiel 1 der Fall war, wobei die Temperatur auf 25°C, 35°C und 45°C gehalten wurde, und die L*-Werte beider Zustände wurden zeitlich überwacht. Die Ergebnisse sind in 10 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass die Erhöhung der Bildstabilität, die durch Zusatz von PIB erzielt wurde, im Wesentlichen unbeeinträchtigt durch die Temperatur ist. (Die Differenzen in L* des Schwarzzustandes sind charakteristisch für dieses Medium, selbst ohne PIB-Zusatz, und diese Differenzen wurden vermindert durch Modifizierung der Charakteristiken der Treiberimpulse, die benutzt wurden, um Schwarz herzustellen. Um jedoch einen echten zeitlichen Vergleich herbeizuführen, wurde eine solche Einstellung der Charakteristiken der Treiberimpulse bei diesen Ausführungsbeispielen nicht vorgenommen.)
Beispiel 6
Dieses Beispiel veranschaulicht ein Verfahren zur Bestimmung des optimalen Molekulargewichtsbereichs eines Polymers, das in dem erfindungsgemäßen elektrophoretischen Medium benutzt wird.
Teil A: Veränderung der Eigenviskosität mit Änderung des Molekulargewichts
Eine Serie von Polyisobuthylenen, die einen breiten Molekulargewichtsbereich abdecken, wurde von Sigma-Aldrich und Scientific Polymer Products, Inc. gekauft. Gemäß den Angaben der Hersteller hatten die Serien von Polyisobuthylenen molekulare Viskositätsdurchschnittsgewichte (M_v), die zwischen 10⁵ und 4,6 × 10⁶ lagen. Jedes Polyisobuthylen wurde separat in der aliphatischen Kohlenwasserstoff/Halocarbon-Lösungsmischung gelöst, um die Medien A und B vorzubereiten, und die Eigenviskositäten der resultierenden Lösungen bei 25°C wurden in der gleichen Weise wie bei dem obigen Beispiel 1 gemessen, um die Daten zu erzeugen, die in 4 dargestellt sind. Die Ergebnisse sind in 11 dargestellt.
Wie dem Fachmann auf dem Gebiete der Polymerchemie bekannt, können die Viskositätsdaten, wie sie in 4 dargestellt sind, benutzt werden, um die Eigenviskosität für jenes Polymer und Lösungssystem zu bestimmen. Die Eigenviskosität ([η]) wird bestimmt als die Nullkonzentrationsgrenze des Verhältnisses der spezifischen Viskosität (η_sp) zu der Polymerkonzentration (C), wobei die spezifische Viskosität als (η_rel – 1) definiert ist; daher kann [η] direkt aus den Daten, beispielsweise den in 4 präsentierten Daten, gewonnen werden (vergleiche beispielsweise Flory, P.J. "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press: Ithaca, New York (1953)). Die Eigenviskosität [η] ist ein Maß der Kapazität eines Polymers zur Erhöhung der Viskosität eines Lösungsmittels; sie erhöht sich mit dem Molekulargewicht und ist abhängig von der Lösungsqualität oder der Güte eines Lösungsmittels für die spezielle Polymerchemie.
Die in 11 dargestellte Linie ist die beste lineare Anpassung an die Daten, und ihre Steigung beträgt 0,61. Die Steigung repräsentiert den Exponenten α in der Staudinger-Mark-Houwink-Gleichung [η] = kMv α dabei ist M_v das durchschnittliche Viskositätsmolekulargewicht und k ist eine Konstante, die Erfassung der besten Anpassung gemäß 11 (vergleiche Hiemenz, P.C. "Principles of Colloid and Surface Chemistry", Marcel Dekker, New York, New York (1986)). Werte für α verändern sich mit Polymer und Lösungsmittel und fallen typischerweise in den Bereich 0,5 < α < 0,8, vergleiche z.B. "Polymer Handbook, Third Edition", J. Brandrup und E.H. Immergut (eds.), Wiley Interscience: New York, New York (1989). Ein Wert von 0,5 zeigt die Theta-Solvenzbedingungen für das aufgelöste Polymer, wobei die Theta-Solvenz für ein Polymer-Lösungsmittelpaar die Bedingung ist, bei der ein Polymer mit unendlichem Molekulargewicht aus dem Lösungsmittel ausgefällt wird. Größere Werte von α, beispielsweise von 0,7 oder mehr zeigen eine gute oder möglicherweise athermale Solvenz an. Daher zeigt die Neigung von 0,61, die aus 11 hervorgeht, an, dass diese aliphatische Kohlenwasserstoff/halogenierte Halocarbon-Lösungsmischung ein mäßig gutes Lösungsmittel für PIB bei 25°C ist.
Es ist üblich, Eigenviskositätsmessungen als Verfahren zur Bestimmung des durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewichts eines Polymers zu benutzen. Wenn man beispielsweise eine Reihe von Polymeren unterschiedlichen Molekulargewichts mit der gleichen chemischen Zusammensetzung hat, bei denen die Molekulargewichte unter Benutzung einer anderen Technik bestimmt wurden, beispielsweise durch Lichtstreuung oder durch Gel-Permeateons-Chromatographie, ermöglichen Messungen der Eigenviskosität in einem speziellen Lösungsmittel die Herstellung einer Aufzeichnung der Eigenviskosität in Abhängigkeit von dem bekannten Molekulargewicht, wie dies beispielsweise in 11 dargestellt ist. Infolgedessen kann durch Messung der Eigenviskosität einer neuen Probe eines Polymers jener chemischen Zusammensetzung eine Aufzeichnung gemäß 1 benutzt werden, um das durchschnittliche Viskositätsmolekulargewicht der Probe zu bestimmen. Dies ist ein empirisches Verfahren, und es muss für jede Polymer-Zusammensetzung und Lösungskombination bestimmt werden. Für eine gegebene Polymerprobe ermöglicht jedoch im Umfang einer Kurve gemäß 11 die Messung der Eigenviskosität als Funktion des Lösungstypes, beispielsweise über eine Reihe von Mixturen und Lösungen oder über einen Bereich von Temperaturen, eine Beurteilung der relativen Lösungskraft. Für jede gegebene Polymerprobe, die in 11 benutzt wird, zeigt ein Abfall der Eigenviskosität gegenüber jener nach 11 infolge einer Änderung, beispielsweise von Temperatur oder Mischungsverhältnis der aliphatischen Kohlenwasserstoff/halogenierten Halocarbon-Lösungsmischung, eine Verschlechterung der Lösungsmittelqualität.
Teil B: Bildstabilität von Farben
Es wurden weitere Experimente durchgeführt, um die Bildstabilität von Anzeigen zu bestimmen, die das Medium B mit einigen Polymeren wie in Teil A benutzen. Für jedes Polymer wurden Anzeigen mit unterschiedlichen Konzentrationen des Polymers vorbereitet, wobei 11 benutzt wurde, um zu gewährleisten, dass ein geeigneter Viskositätsbereich abgedeckt wurde. Die weiße und die schwarze Bildstabilität wurde für jede Anzeige auf gleiche Weise gemessen, wie oben beschrieben, und die Bildstabilität wurde als Funktion der relativen Viskosität für jedes Polymer in der gleichen Weise wie aus 6 ersichtlich aufgetragen.
Im Allgemeinen war das Bildstabilitätsverhalten als Funktion der relativen Viskosität für jedes Polymer quantitativ gleich jenem wie in 5 und 6 dargestellt; sämtliche der Polymere mit unterschiedlichem Molekulargewicht erzeugten verbesserte Bildstabilitäten, nachdem die Polymerkonzentration über eine bestimmte Schwellwertkonzentration angehoben wurde.
Die geringste relative Viskosität, bei der eine verbesserte Bildstabilität beobachtet wurde, wird als Einsatzkonzentration des Polymers bezeichnet. Diese Einsatzkonzentration nimmt monoton mit sich vergrößerndem Polymermolekulargewicht ab. Da sich die Viskosität des Mediums B mit der Polymerkonzentration und dem Molekulargewicht ändert und es in den meisten praktischen Anwendungen im Interesse einer Verminderung der Mediumviskosität zur Verminderung der optischen Schaltzeit der Anzeige üblich ist, ist es nützlich, den Schwellwert oder die Einsatzkonzentration des Polymers zu messen, die für eine verbesserte Bildstabilität erforderlich sind, d.h. es soll die relative Einsatzviskosität bestimmt werden. 12 zeigt diese relative Einsatzviskosität als eine Funktion des durchschnittlichen Polymerviskositäts-Molekulargewichts. Bei Polymerkonzentrationen unter der Kurve in 12 liefert das Medium B eine Bildstabilität, die konsistent mit der Viskosität der Polymerlösung ist. Dies wird in 13 dargestellt, wo die Bildstabilität (IS) als Funktion der relativen Viskosität des Mediums B aufgetragen ist, wobei η_rel durch Zusatz von Polymeren unterschiedlicher Molekulargewichte geändert wurde. Wie in 5 und 6 zeigt die strichlierte Linie in 13 die Viskosität, skaliert für eine Partikelsedimentierung, vertikal verschoben nach η_rel = 3,1; die Figur zeigt, dass bei Konzentrationen, die niedriger sind als die Einsatzkonzentration (wie in 12 angedeutet), der Effekt des Polymers auf die Bildstabilität allein auf den Effekt der relativen Viskosität zurückzuführen ist.
Bei Polymerkonzentrationen, die größer sind als die Einsatzkonzentration (und daher bei größeren relativen Viskositäten), liefert das Medium B eine beträchtlich verbesserte Bildstabilität in Bezug auf die Viskosität des Mediums. Allgemein erhöht sich bei einem gegebenen Polymermolekulargewicht die Bildstabilität, wenn die Polymerkonzentration über die Einsatzkonzentration angehoben wird, obgleich, wie in 6 dargestellt, bei einigen Polymermolekulargewichten die Erhöhung der Bildstabilität mit Polymerkonzentrationen sehr stark ist. Bei anderen, beispielsweise bei Polyisobuthylen mit M_v mit 4.600.000 g/mol, ist der Anstieg schwächer. Demgemäß kann für ein Polymer mit einem gegebenen Molekulargewicht die Polymerkonzentration "abgestimmt" werden, um einen bestimmten Grad der Bildstabilität zu erhalten. (Die bei diesem Beispiel präsentierten Daten berücksichtigen nicht, dass die Bildstabilität sich erhöht, ohne Bindung an der Erhöhung der Polymerkonzentration. In jedem Fall wird, wenn sich die relative Viskosität über einen gewissen Punkt erhöht (beispielsweise 5 oder 6), die optische Schaltzeit aus kommerziellen Gründen zu gering. Wenn außerdem Bildstabilitäten von mehr als etwa 10⁵ oder 10⁶ Sekunden erreicht werden, wird es schwierig, Bildstabilitätsdifferenzen zu quantifizieren.)
12 zeigt, dass zur Verminderung der relativen Einsatzviskosität, die erforderlich ist, um eine verbesserte Bildstabilität zu erhalten, ein Polyisobuthylen mit M_v von etwa 730.00 g/mol in dem bei diesen Versuchen benutzten Suspendierungsfluid benutzt werden sollte. Natürlich kann ein praktisches elektrophoretisches Medium Bildstabilitäten erfordern, die größer sind als jene, die bei der relativen Einsatzviskosität beobachtet werden. 14 zeigt jedoch, dass, wenn beispielsweise eine Bildstabilität von 400 Sekunden erforderlich ist, dies mit der geringsten relativen Viskosität erreicht werden kann, indem Polyisobuthylen mit M_v von 730.000 g/mol benutzt wird.
Die bei diesem Beispiel beschriebenen Experimente zeigen, dass die Konzentration und daher die relative Viskosität, die zur Erzeugung einer Bildstabilität erforderlich ist, von dem Molekulargewicht des zugesetzten Polymers abhängig ist. Weil es im Allgemeinen erwünscht ist, die optische Schaltzeit eines elektrophoretischen Mediums zu vermindern, ist es auch erwünscht, den Anstieg der Viskosität durch Zusatz des Polymers zu vermindern, das erforderlich ist, um eine bestimmte Bildstabilität zu erreichen. Für ein Medium der Type Medium B, wo das Kohlenwasserstoff/Halocarbon-Suspendierungsfluid eine mäßig gute Lösung für einen breiten Molekulargewichtsbereich kommerziell verfügbarer Polyisobuthylene ist, fällt das optimale durchschnittliche Viskositätsmolekulargewicht in den Bereich 400.000 < M_v < 1.200.000 g/mol.
Beispiel 7
Dieses Beispiel veranschaulicht die Benutzung von Polymeren, die einen niedrigen Polydispersionsgrad in dem elektrophoretischen Medium der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Die in dem obigen Beispiel 6 benutzten Polyisobuthylene sind kostengünstige, kommerziell verfügbare Materialien mit einer weiten Molekulargewichtsverteilung, wie durch ihre Polydispersionsgrade (PDI's) von über 1,5 angegeben. Die Molekulargewichtsverteilung dieser Polymere wurde durch eine Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) in Tetrahydrofuran analysiert, und die nachstehende Tabelle 1 veranschaulicht die Werte, die für ein zahlenmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht (M_n) für ein gewichtsmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht (M_w) und PDI (= M_w/M_n) bei verschiedenen Polymeren gemäß Beispiel 6 erhalten wurden. Diese Proben wurden gemäß dem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht M_v angeordnet, das vom Hersteller angegeben wurde.
Tabelle 1. Molekulargewichte für kommerziell verfügbare PIB-Proben
Wie aus Beispiel 6 ersichtlich, bestand ein Grund zur Vermutung, dass eine schmale Polymermolekulargewichtsverteilung eine verbesserte Bildstabilität bei niedrigeren relativen Viskositäten erzeugen würde, weil die Anfangskonzentration für eine verbesserte Bildstabilität vom Molekulargewicht des Polymers abhängig ist; dadurch, dass die Molekulargewichtsverteilung schmaler wird, werden im Effekt niedrige und hohe Molekulargewichtsmaterialien entfernt, die nicht optimal zur Erreichung der gewünschten Bildstabilität beitragen. Demgemäß wurden Proben mit einem schmalen Molekulargewichtsbereich von Polymer Standards Service-USA Inc. (Silver Spring, MD) und American Polymer Standards Corporation (Mentor, OH) eingekauft. Gemäß diesen Herstellern wurden diese Polyisobuthylene mit einem schmalen Bereich dadurch hergestellt, dass kommerziell verfügbare Polyisobuthylene hohen Molekulargewichts fraktioniert wurden. Die Molekulargewichtsverteilungen, die durch GPC und Lichtstreuung bestimmt und die vom Hersteller angegeben wurden, sind in der folgenden Tabelle 2 aufgelistet. Die Tabelle 2 zeigt auch die Eigenviskosität der Polymere in einer Kohlenwasserstoff/Halocarbon-Mischung, die als Suspendierungsfluid in dem Medium B benutzt wurde, wie sie durch den Erfinder der vorliegenden Anmeldung und seine Mitarbeiter bestimmt wurden.
Tabelle 2. Molekulargewichte und Eigenviskosität ([η]) für PIB-Proben schmaler Verteilung
Die Wirkung des Molekulargewichts-Verteilungsbereichs auf die Viskosität ergibt sich durch Vergleich des Polymers mit M_v 400.000 in Tabelle 1 mit dem Polymer mit M_n 451.000 in Tabelle 2. Obgleich das gewichtsmäßige durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers aus Tabelle 1 etwas niedriger ist als jenes des Polymers aus Tabelle 2, ist die Eigenviskosität und die relative Viskosität des Polymers nach Tabelle 1 höher als jene des Polymers nach Tabelle 2. Dies ist der Fall, weil die höher gewichteten Molekularkomponenten des Polymers der Tabelle 1 einen unproportional größeren Anteil an der Viskosität dieser Lösung erzeugen. Da kein Grund bestand zu glauben, dass diese Komponenten höheren Molekulargewichts als solche nicht dazu beitragen, die Bildstabilität eines elektrophoretischen Mediums zu verbessern, schien es, dass die verbesserte Bildstabilität bei niedrigeren relativen Viskositäten erreicht werden kann, indem die Breite der molekularen Gewichtsverteilung des Polymers verringert wird.
Da nur begrenzte Mengen der Polymere gemäß Tabelle 2 verfügbar waren und ihre Kosten pro Einheitsgewicht in Größenordnungen höher waren als jene Polymere nach Tabelle 1, wurde die Bestimmung der Anfangskonzentrationen verfeinert, indem die in 12 dargestellten Daten auf einer Anfangskonzentration ([η]C_PIB) in Abhängigkeit von dem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht (M_v) aufgetragen wurden, wobei C_PS die Konzentration des Polymers ist, die erforderlich ist, um den Beginn der Verbesserung der Bildstabilität zu erreichen. Die Ergebnisse sind in 15 dargestellt, woraus erkennbar wird, dass die Anfangskonzentration des Polymers, die erforderlich ist, um eine verbesserte Bildstabilität zu erreichen, als [η]^–1 bestimmt werden kann.
Demgemäß wurden Anzeigen mit dem Medium B unter Benutzung der Polymere der Tabelle 2 über einen Bereich von Polymerkonzentrationen hergestellt, die die [η]^–1-Konzentrationsangaben einschlossen. 16 zeigt die relative Viskosität, die erforderlich ist, um eine Bildstabilität von 400 Sekunden in Abhängigkeit von dem gewichtsmäßigen durchschnittlichen Molekulargewicht für die Polymere nach Tabelle 2 zu erreichen und um außerdem die entsprechenden Daten aus 13 für die Polymere der Tabelle 1 zu reproduzieren. Diese Figur zeigt, dass eine verbesserte Bildstabilität mit wesentlich geringeren relativen Viskositäten erreicht werden kann, indem die Molekulargewichtsverteilung des Polymers verfeinert oder schmaler gehalten wird. Beispielsweise betrug für das Polymer der Tabelle 1 (breite Verteilung) mit M_w 508.000 der erforderliche η_rel-Wert, der zur Erzeugung von wenigstens 400 Sekunden Bildstabilität erforderlich war, etwa 3,7, während bei dem Polymer der Tabelle 2 (schmalere Verteilung) mit M_w 583.000 eine ähnliche Bildstabilität beobachtet wurde bei einem η_rel-Wert von etwa 2,5.
16 veranschaulicht weiter, dass die [η]^–1-Regel einen ausgezeichneten Anlaufpunkt zur Voraussage der Einsatzkonzentration des Polymers angibt, der notwendig ist, um eine Bildstabilität zu erzeugen. In dieser Figur zeigt die dicke durchgehende Linie die [η]^–1-Regel-Voraussagen für die Bildstabilität der Polymere nach Tabelle 2, während die experimentell bestimmten [η]-Werte für diese Polymere in dem Suspendierungsfluid im Medium B durch die Tabelle 2 gegeben sind. Weil [η] abhängig ist von der gewichtsmäßigen Molekularverteilung und der Lösungsmittelqualität des Suspendierungsfluids eines elektrophoretischen Mediums für das Polymer, zeigt das Ergebnis an, dass die [η]^–1-Regel ein allgemeines Verfahren liefert, um die Konzentration eines löslichen Polymers vorauszusagen, das erforderlich ist, um den Beginn einer verbesserten Bildstabilität in einem elektrophoretischen Medium zu erzeugen.
Die in diesem Beispiel beschriebenen Experimente zeigen, dass die relative Viskositätserhöhung des elektrophoretischen Mediums, die durch Zusatz eines löslichen Polymers gemäß der vorliegenden Erfindung verursacht wurde, dadurch vermindert werden kann, dass die Breite der molekularen Gewichtsverteilung des zugesetzten Polymers vermindert wird. Die im Beispiel 6 benutzten Polymere hatten einen Polydispersionsgradbereich zwischen 1,6 und fast 3. Durch Absenkung des PDI auf weniger als 1,3 konnte die Erhöhung der relativen Viskosität infolge des Zusatzes des Polymers um mehr als 30% für ein Polymer mit gegebenem M_w vermindert werden. Diese Regel schließt nicht die Benutzung von Polymeren breiter, multi-modaler Verteilung aus, um eine Bildstabilität gemäß der Erfindung zu verbessern; tatsächlich hatten einige kommerzielle Polyisobuthylene extrem breite molekulare Gewichtsverteilungen, und sie sind trotzdem in Verbindung mit der Erfindung nützlich.
Auch die bei diesem Beispiel beschriebenen Experimente schaffen eine Regel zur Berechnung der minimalen Konzentration des Polymers (und daher einer minimalen Viskosität für ein spezielles Molekulargewicht), die erforderlich ist, um eine verbesserte Bildstabilität zu erreichen. Diese Regel besteht darin, dass die Einsatzkonzentration eines Polymers gegebenen Molekulargewichtes, die erforderlich ist, um eine verbesserte Bildstabilität zu erreichen, sich in der Nähe von [η]^–1 zeigt. Diese Regel ist nützlich, weil sie als führende Formulierung in anderen Polymer/Suspendierungssystemen benutzt werden kann, die in elektrophoretischen Medien von Interesse sein können. Wenn man beispielsweise wünscht, Polyisobuthylene in einem anderen elektrophoretischen Medium oder einem Suspendierungsfluid zu benutzen, misst man [η] für Polyisobuthylen in dem neuen Suspendierungsfluid und berechnet dann, dass die Polymerkonzentration, bei der eine verbesserte Bildstabilität erreicht wird, sich bei einem minimalen Ansteigen in der relativen Viskosität des Mediums in der Nähe von [η]^–1 findet und man fokussiert die Optimierung der Formel auf jenen Bereich von Polymerkonzentrationen von beispielsweise 0,5 [η]^–1 < C_PIB < 1,5 [η]^–1. Diese Regel kann auch angewendet werden, wenn andere Polymertypen benutzt werden, obgleich zusätzliche Überlegungen annehmbarer Polymere und der Lösungsqualität der Suspendierungsfluide erforderlich sind. Dies wird in dem folgenden Beispiel 8 veranschaulicht.
Beispiel 8
Dieses Beispiel veranschaulicht die Lösungsqualitäten, die in dem Suspendierungsfluid für ein Polymer erforderlich sind, das in dem erfindungsgemäßen elektrophoretischen Medium benutzt wird.
Die Experimente, die zur Erzeugung der Daten in 11 benutzt wurden, werden unter Benutzung der gleichen Polyisobuthylene wiederholt, aber in einem reinen aliphatischen Kohlenwasserstoff-Suspendierungsfluid, das im Medium C benutzt wurde und nicht in der Kohlenwasserstoff/Halocarbon-Mischung, die vorher Anwendung fand; die Ergebnisse sind in 17 gezeigt. Die Neigung der besten linearen Anpasslinie beträgt in dieser Figur 0,73, was anzeigt, dass der Kohlenwasserstoff ein gutes Lösungsmittel für das Polyisobuthylen war und weniger gewiss (unter Berücksichtigung der Daten und der kleinen Anzahl von Proben) ein besseres Lösungsmittel als die vorher benutzte Mischung von Kohlenwasserstoff/Halocarbon.
Es wurde unter Benutzung des Polyisobuthylens mit M_v 730.000 g/mol eine Medium-C-Anzeige bereitet, wobei die Konzentration des Polymers unter Benutzung der konstanten [η]C_PIB – Regel bestimmt wurde, die bei dem vorhergehenden Beispiel abgeleitet wurde. Die erzeugte Anzeige hatte eine vergleichbare Bildstabilität mit der erwarteten Bildstabilität, basierend auf dem Verhalten der Medium-B-Anzeige, die bei dem obigen Beispiel 6 erzeugt wurde.
Die Daten gemäß 11 und 17 erklären, dass wenigstens bei 25°C die Menge von Halocarbon in der Kohlenwasserstoff/Halocarbon-Mischung, die in der Anzeige gemäß Medium A und der Anzeige gemäß Medium B benutzt wurde, die Gesamtqualität des Suspendierungsfluids für Polyisobuthylen verschlechtert. Tatsächlich wurde beobachtet, dass Polyisobuthylen aus konzentrierten Lösungen von aliphatischen Kohlenwasserstoffen durch Zusatz von Halocarbon ausgefällt werden kann, was zeigt, dass Polyisobuthylen bestenfalls schwach löslich in dem Halocarbon selbst ist. 18 zeigt das Bildstabilitätsverhalten des weißen Zustandes einer Serie von Medium-C-Anzeigen als Funktion von Halocarbon im aliphatischen Kohlenwasserstoff-Massenverhältnis in dem Suspendierungsfluid. 18 zeigt, dass die Bildstabilität schlechter wird, wenn die Konzentration von Halocarbon ansteigt. Bei 80 Gewichtsprozent Halocarbon verhält sich die Anzeige, als wenn kein Polyisobuthylen vorhanden wäre, und in der Tat steht dies in Übereinstimmung mit einer Beobachtung, dass die konzentrierte Polyisobuthylen-Vorratslösung, die benutzt wird, um die Anzeige herzustellen, sich nicht in einem Suspendierungsfluid mischt. 18 zeigt auch die Eigenviskosität von M_v 730.000 g/mol Polyisobuthylen als Funktion des Lösungsverhältnisses; der Abfall in [η] mit ansteigendem Holocarbongehalt zeigt an, dass die Lösungsqualität schlechter wird. Auf der Basis dieser Beobachtungen kann ein Lösungsqualitätskriterium zur Wahl eines Polymers und eines Suspendierungsfluids zur Erzeugung einer verbesserten Bildstabilität in einer elektrophoretischen Anzeige vorgeschlagen werden: die Polymer-Suspendierungsfluid-Kombination muss derart sein, dass das Fluid wenigstens ein Theta-Lösungsmittel für das Polymer bei Raumtemperatur ist. Um den Temperaturbereich der verbesserten Bildstabilität auszudehnen, sollte das Suspendierungsfluid wenigstens ein mäßig gutes bis gutes Lösungsmittel für das Polymer sein. Wie oben erwähnt, kann dies durch den Skalierungsexponenten α für die Eigenviskosität des Molekulargewichtes wiedergegeben werden, wobei das obige Kriterium eine Neigung von wenigstens 0,5 und optimal eine Neigung von 0,55 < α < 0,8 vorschlägt.
Es ist festzustellen, dass bei der Vorbereitung der Anzeigen, die zur Erzeugung der in 18 dargestellten Daten benutzt wurden, keine Korrektur gemacht wurde im Hinblick auf die Lösungsqualität von [η], obgleich, wie dargestellt, [η] mit ansteigendem Halocarbongehalt abfiel. Über dem optimalen Lösungsqualitätsbereich, wie er in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben wurde, kann man die konstanten [η]C_PIB – Regeln benutzen, um den Abfall der Lösungsqualität bei ansteigendem Halocarbongehalt zu korrigieren.
Die bei diesem Beispiel vorgesehenen Daten definieren einen Bereich annehmbarer Lösungsqualitäten für Polymer/Suspendierungsfluid-Kombinationen, die eine verbesserte Bildstabilität in elektrophoretischen Anzeigen erzeugen. Die Daten zeigen, dass Polyisobuthylen benutzt werden kann, um eine verbesserte Bildstabilität über einen Bereich von Suspendierungsfluiden zu erzeugen und dass eine gute verbesserte Bildstabilität beobachtet wird, wenn das Fluid so verifiziert wird, dass wenigstens ein moderat gutes Lösungsmittel für das Polymer geschaffen wird. Wenn die Lösungsqualität des Fluids für Polyisobuthylen durch Änderung der Zusammensetzung schlechter gemacht wird, dann wird auch die Bildstabilität verschlechtert. Zur Erzeugung einer verbesserten Bildstabilität über den größtmöglichen Betriebstemperaturbereich sollten die Polymer/Suspendierungsfluid-Kombinationen so gewählt werden, dass der Skalierungsexponent α für die Eigenviskosität mit einem Molekulargewicht bei Raumtemperatur in den Bereich zwischen 0,55 < α < 0,8 fällt, wobei höhere Werte von α besser sind.
Die Bildstabilität in der Medium-C-Anzeige, die sich wesentlich in der Pigmentkonzentration von der Anzeige gemäß Medium A und Medium B unterscheidet, demonstriert, dass die Wirksamkeit des Polymers zur Einführung der Bildstabilität über einen breiten Konzentrationsbereich der Pigmente aufrecht erhalten werden kann.
Beispiel 9
Dieses Beispiel veranschaulicht die Erzeugung von elektrophoretischen Medien mit Bildstabilitäten von mehreren Stunden bis zu Tagen.
Die Medium-C-Anzeigen wurden hergestellt unter Benutzung von 53,5 g einer 13 gewichtsprozentigen Lösung von Polyisobuthylen mit einem durchschnittlichen Viskositätsmolekulargewicht von 730.000, gelöst in einem Isopar-Lösungsmittel von je 1064 g der inneren Medium-C-Phase, wie oben beschrieben. Die Anzeigen wurden dann fünf verschiedenen optischen Zustandsänderungen unterworfen, nämlich Schwarz-nach-Weiß (b → w), Weiß-nach-Schwarz (w → b), Schwarz-nach-Grau (b → g), Weiß-nach-Grau (w → g) und Grau-nach-Grau (g → g), wobei Schwarz und Weiß die extremen optischen Zustände der Anzeige angeben. Die Schwarz-nach-Weiß (b → w) und Weiß-nach-Schwarz (w → b)-Übergänge wurden dadurch bewirkt, dass das Medium 0,3 Sekunden einer Spannung von 15V ausgesetzt wurde, wobei entsprechend kürzere Treiberimpulse für die anderen Übergänge benutzt wurden; nach der Anwendung dieses einzigen Treiberimpulses wurde die Anzeige für den Rest eines jeden Experimentes ohne Spannung belassen. Das L* einer jeden Anzeige wurde in der oben beschriebenen Weise während und nach der Anwendung des Treiberimpulses gemessen, und die Ergebnisse sind in 19 dargestellt. Weil die Zeitskala der Messungen acht Größenordnungen umfasst, erscheint der Beginn eines jeden Übergangs digitalisiert.
19 zeigt, dass weiße und schwarze Zustände der Anzeigen eine Bildstabilisierung in der Größenordnung von 10⁶ Sekunden haben. Eine sorgfältige Überprüfung, beispielsweise des b → w-Überganges nach 19 zeigt, dass nach Vollendung des Treiberimpulses ein geringer Abfall in der Helligkeit des weißen Zustandes erfolgte; jedoch betrug der Gesamtabfall über der in 19 dargestellten Zeitskala immer noch nur etwa 1 bis 2 L*, so dass die Bildstabilität größer als 10⁶ Sekunden ist. Die größte Änderung der Helligkeit tritt relativ kurzzeitig auf, wobei die Änderungsrate auf extrem niedrige Werte abfällt, wenn die Messzeit 10³ Sekunden überschreitet. Tatsächlich wurde visuell beobachtet, dass diese Helligkeitszustände Monate lang andauerten, d.h. über eine Zeitdauer von mehr als 10⁷ Sekunden, aber dieser sehr langen Bildstabilität wurde quantitativ nicht gefolgt. Das Bildstabilitätsverhalten war über Monate der Schaltung reproduzierbar, und das Langzeitverweilen der Anzeige im Helligkeitszustand beeinträchtigt nicht die Fähigkeit, die Helligkeit in folgenden Übergängen zu erhalten, d.h. es wurde keine dauerhafte Bildverschlechterung oder ein Einbrennen des Bildes beobachtet.
19 zeigt auch, dass die Grauzustände des Mediums C bildstabil waren und Helligkeitsabfallraten aufwiesen, die ähnlich jenen waren, die für die schwarzen und weißen Zustände beobachtet wurden. Die Grauzustands-Bildstabilität, die auf diese Weise demonstriert wurde, ermöglicht eine Entwicklung einer allgemeinen Bildflusswellenform für Schaltpixel, d.h. eine Grau-nach-Grau-Adressierung in einer elektrophoretischen Anzeige.
Dieses Beispiel veranschaulicht die allgemeine Bildstabilität in einem elektrophoretischen Medium C und zeigt die Stabilität von Schwarz- und Weißzuständen sowie von Zwischenwerten von Grauzuständen. Dieses Beispiel zeigt auch, dass die Stabilität eines gegebenen Anzeigezustandes die gleiche ist, unabhängig von dem Pfad, über den dieser Zustand erreicht wird, und dass eine extrem langzeitige Bildstabilität in der Größenordnung von wenigstens 10⁶ Sekunden in einem schnell mit einer Niederspannung adressierten elektrophoretischen Medium erlangt werden kann.
Beispiel 10
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass die Bildstabilitäten der verschiedenen Zustände, die im Beispiel 9 gezeigt sind, im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur sind.
Tragbare Informationsgeräte, z.B. Minicomputer (PDA's) und andere Verbrauchsgeräte werden einem breiten Temperaturbereich im Normalbetrieb ausgesetzt, und demgemäß müssen die Anzeigen, die bei diesen Geräten benutzt werden und diese Geräte über einen Bereich von (im typischen Fall) zwischen 0 bis 50°C arbeiten. Die Experimente gemäß Beispiel 9 wurden über diesen Temperaturbereich wiederholt, und es wurde bestätigt, dass die Bildstabilität nicht wesentlich durch die Temperaturen innerhalb dieses Bereiches beeinträchtigt wurden.
Es wurden auch Experimente durchgeführt, um zu bestimmen, ob irgendwelche Änderungen auftreten, wenn eine Anzeige bei einer ersten Temperatur in einen spezifischen Zustand geschaltet wurde und danach eine Änderung der Temperatur der Anzeige bewirkt wurde. Im Einzelnen wurden die beim Beispiel 9 benutzten Anzeigen in ihren schwarzen, grauen und weißen Zustand bei 25°C in der Weise wie in jenem Beispiel beschrieben geschaltet, und danach wurden die Anzeigen ohne Spannung belassen, während die Temperatur in einem Bereich über 0 bis 50°C geändert wurde. Die Ergebnisse sind in 20 dargestellt. Der untere Teil dieser Figur zeigt die Veränderungen der Temperatur bei schwarzen, weißen und grauen Anzeigen mit der Zeit, während der obere Teil dieser Figur die Veränderung von L* mit der Zeit zeigt. Es ist ersichtlich, dass Temperaturänderungen in diesem Bereich im Wesentlichen keinen Einfluss auf den optischen Zustand der Anzeigen hatten.
Dieses Beispiel zeigt, dass Polymere, z.B. Polyisobuthylene, benutzt werden können, um eine Bildstabilität über den typischen Betriebstemperaturbereich einer Anzeige zu erreichen. Mit dieser Art von Bildstabilität kann erwartet werden, dass ein Bild selbst dann aufrecht erhalten bleibt, wenn die äußere Umgebungstemperatur die Temperatur der Anzeige beträchtlich ändert.
Beispiel 11
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass ein Zusatz eines Polymers zu einem elektrophoretischen Medium gemäß der Erfindung ein nicht-lineares Ansprechen auf einen Niederspannungsimpuls liefert, der an das Medium angelegt wird.
Eine Hybridanzeige aus Medium B/Medium C wurde hergestellt unter Benutzung eines Suspendierungsfluids, eines Tensides, eines Binders, eines Laminationsklebers und eines Herstellungsverfahrens, die im Wesentlichen die gleichen waren wie oben bezüglich des Mediums B beschrieben, jedoch erfolgte ein Pigmentzusatz und die Kapselgröße war im Wesentlichen die gleiche wie oben unter Bezugnahme auf das Medium C beschrieben. Das Hybridmedium enthielt Polyisobuthylen (18146-3) mit einer Konzentration derart, dass η_rel 3,3 wurde. Diese Anzeige wurde zwischen den Schwarz- und Weißzuständen unter Benutzung eines Treiberimpulses von 15V 500 Millisekunden lang geschaltet, und es ergab sich eine Bildstabilität von mehr als 106 Sekunden. Der weiße Zustand hatte einen L*-Wert von 68 und der schwarze Zustand hatte einen L*-Wert von 22, wie durch die strichlierten Linien in 21 angegeben.
Wenn Versuche durchgeführt wurden, um die Anzeige zwischen ihrem schwarzen und weißen Zustand unter Benutzung von Niederspannungen zu schalten, wurde beobachtet, dass das Ansprechen der Anzeige im Wesentlichen nicht-linear war. Die offenen Kreise in 21 zeigen die L*-Werte, die von der Anwendung in den schwarzen Zustand der Anzeige durch Treiberimpulse herrühren, deren Kombinationen von Spannung und Impulslänge Impulse besitzen (d.h. Integrale der angelegten Spannung in Bezug auf die Zeit), die identisch jenen sind, die bei 15V 500 Millisekunden angelegt waren und genügten, um den schwarzen Zustand vollständig in den weißen Zustand umzuschalten. Es ist aus 21 ersichtlich, dass unter etwa 10V das Ansprechen der Anzeige auf den angelegten Impuls im Wesentlichen nicht-linear ist. Beispielsweise beim Anlegen von 2V an die Anzeige wird nach 3750 Millisekunden eine Änderung in L* nur von 22 auf 24 erreicht, obgleich der Impuls eines solchen Treiberimpulses der gleiche ist wie bei einem 15V-Impuls mit einer Dauer von 500 Millisekunden, bei dem L* von 22 auf 68 angehoben wird. Die ausgefüllten Kreise in 21 zeigen die L*-Werte, die durch Anlegen der jeweiligen Spannung über 500 Millisekunden erreicht wurden; es ist ersichtlich, dass das Anlegen von 2V an die Anzeige während dieser Zeitdauer eine Änderung von L* von weniger als 2 Einheiten verursacht, d.h. eine Änderung, die visuell kaum wahrnehmbar ist, so dass die Anzeige einen scheinbaren Schwellwert hat. Da sorgfältige Beobachtungen angeben, dass die Anzeige noch bei niedrigen Spannungen, obgleich langsam, umschaltet, wird ein scheinbarer Schwellwert bei 2V für Zeitskalierungen beobachtet, die kürzer als 3750 Millisekunden sind, je nach der zulässigen Änderung von L*. Obgleich 21 nur Daten für den Schwarz-nach-Weiß-Übergang zeigt, wurde ein ähnliches Verhalten für einen Weiß-nach-Schwarz-Übergang beobachtet.
Dieses Verhalten mit schwachem Schwellwert ist vorteilhaft, da hierdurch die Anzeige unempfindlich gegenüber irgendwelchen parasitischen Gleichspannungen wird (im typischen Fall bis zu Spannungen von einigen Hundert mV sowohl positiv als auch negativ), die im Hintergrund einer aktiven Matrixanzeige auftreten könnten (diese parasitischen Spannungen dauern immer dann fort, wenn die Transistoren der Rückseite an Spannung gelegt werden).
Es hat sich gezeigt, dass die Impuls-Nicht-Linearität des elektrophoretischen Mediums dadurch eingestellt werden kann, dass die Konzentration des Polymers geändert wird, das zur Erzeugung der verbesserten Bildstabilität benutzt wird. Das Gewicht der Nicht-Linearität erhöht sich mit ansteigender Polymerkonzentration bei Konzentrationen über der Einsatzkonzentration für irgendein gegebenes Molekulargewichtspolymer. Wenn das Gewicht der Impuls-Nicht-Linearität erhöht wird, liefert die elektrophoretische Anzeige eine größere scheinbare Schwellwertspannung. Hohe Schwellwerte können ein erwünschtes Attribut sein, um die Möglichkeit zu schaffen, elektrophoretische Medien mit passiven Matrix-Adressierungsmodellen zu betreiben.
Dieses Beispiel zeigt, dass ein Zusatz eines Polymers in das Suspendierungsfluid zur Verbesserung der Bildstabilität gemäß der Erfindung auch das optische Ansprechen des Mediums ändert, wobei dieses Ansprechen nicht-linear gegenüber Impulsen in einer Weise erfolgt, die analog ist dem schwerwiegenden Scherverdünnungsverhalten in den Fließeigenschaften. Dieses nicht-lineare Impulsansprechen bewirkt, dass das Medium scheinbar ein Spannungsschwellwert-Verhalten zeigt. Die Natur oder das Ausmaß der Nicht-Linearität kann durch Einstellung der Polymerkonzentration geändert werden und das Gewicht des nichtlinearen Verhaltens steigt mit erhöhter Polymerkonzentration an und wird bei Konzentrationen beträchtlich, die größer sind als die Einsatzkonzentration. Dieses Phänomen kann nützlich sein, um kostengünstige passive Adressierungsanzeigen zu entwickeln.
Abgesehen von dem Einschluss eines nicht-absorbierenden Polymers kann das erfindungsgemäße elektrophoretische Medium die gleichen Komponenten und Herstellungstechniken benutzen, wie sie in den oben erwähnten Patenten und Patentanmeldungen beschrieben sind, auf die der Leser zum Zwecke einer weiteren Information hingewiesen wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine beträchtliche Erhöhung der Stabilität von Bildern bewirkt, die durch elektrophoretische Anzeigen erzeugten werden, wodurch die Nützlichkeit derartiger Anzeigen inbesondere bei Anwendungen vergrößert wird, die in Verbindung mit tragbaren Geräten Anwendung finden, bei denen eine Verminderung des Energieverbrauchs der Anzeige von erheblicher Wichtigkeit ist. Bevorzugte Varianten der vorliegenden Erfindung ermöglichen weiter, diese Erhöhung der Bildstabilität unter Benutzung kostengünstiger nicht-toxischer Materialien zu erreichen, die kommerziell auf einfache Weise verfügbar sind.

Claims

Elektrophoretische Anzeige mit einem elektrophoretischen Medium (100; 200; 300), das eine Vielzahl von Partikeln (108; 108, 218; 218, 320) aufweist, die in einem Suspendierungsfluid (106; 206; 306) suspendiert sind, wobei die Partikel (108; 108, 218; 218, 320) in der Lage sind, sich durch das Fluid (106; 206; 306) zu bewegen, nachdem an das Medium (100; 200; 300) ein elektrisches Feld angelegt ist, und wobei die Anzeige außerdem wenigstens eine Elektrode (110, 112) aufweist, die benachbart zu dem Medium angeordnet und in der Lage ist, ein elektrisches Feld an das Medium anzulegen, und wobei die Anzeige dadurch gekennzeichnet ist, dass das Fluid (106; 206; 306) darin gelöst oder dispergiert ein Polymer aufweist, das ein zahlenmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als 20.000 besitzt, und dass das Polymer im wesentlichen nicht-absorbierend für die Partikel (108; 108, 218; 218, 320) ist.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 1, bei welcher das Polymer ein zahlenmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht und/oder gewichtsmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als 100.000 besitzt.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 2, bei welcher das Polymer ein zahlenmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich zwischen 150.000 und 3.000.000 aufweist.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 2, bei welcher das Polymer ein gewichtsmäßiges durchschnittliches Molekulargewicht in dem Bereich zwischen 300.000 und 3.000.000 aufweist.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Polymer einen Polydispersitäts-Index von nicht größer als 2 aufweist.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Polymer ein Kohlenwasserstoffpolymer ist, das im wesentlichen frei ist von funktionellen Gruppen, die in der Lage sind, ionische oder ionisierbare Komponenten in dem Suspendierungsfluid zu erzeugen.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 6, bei welcher das Polymer ein Polyolefin oder ein Polysiloxan ist.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 7, bei welcher das Polymer ein Polyisobutylen ist.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 8, bei welcher das Polyisobutylen ein Viskositäts-Durchschnittsmolekulargewicht im Bereich zwischen 200.000 und 1.600.000 g/mol hat.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Suspendierungsfluid ein aliphatischer Kohlenwasserstoff allein oder in Mischung mit einem halogenisierten Kohlenwasserstoff ist.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Suspendierungsfluid und das Polymer derart sind, dass der Skalierungsexponent für eine Veränderung der Intrinsik-Geschwindigkeit mit dem Molekulargewicht in den Bereich zwischen 0,55 und 0,8 fällt.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Polymer in einer Menge zwischen 0,25 und 2,5 Gew.-% des Suspendierungsfluid vorhanden ist.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 12, bei welcher das Polymer in einer Menge zwischen 0,75 und 2 Gew.-% des Suspendierungsfluids vorhanden ist.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Medium gekapselt ist, wobei das Suspendierungsfluid und die Partikel innerhalb einer Vielzahl von Kapseln aufgenommen sind.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Medium von einer Zweiphasen-Type ist, wobei das Suspendierungsfluid und die Partikel eine diskontinuierliche Phase bilden, die aus einer Vielzahl von Tropfen besteht, wobei die Tropfen durch eine kontinuierliche Phase umgeben sind.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Medium eine Doppelpartikel-Type ist, die zwei unterschiedliche Typen von Partikeln mit verschiedenen elektrophoretischen Mobilitäten aufweist.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Bildstabilität von wenigstens 1.000 Sekunden hat.
Elektrophoretische Anzeige nach Anspruch 17, bei welcher die Bildstabilität bei wenigstens 10.000 Sekunden liegt.
Elektrophoretische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zwei Elektroden (110, 112) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des elektrophoretischen Mediums angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Elektroden im wesentlichen transparent ist, so dass das elektrophoretische Medium durch die im wesentlichen transparente Elektrode betrachtet werden kann.