單色微米膠囊電子墨水及其顯示性能研究.pdf

1、電子紙是一種薄而柔軟的紙狀物，是新一代的顯示器。它將傳統(tǒng)紙的屬性和電子顯示可重復(fù)擦寫的特點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合在一起。電子墨水顯示，即微膠囊化電泳顯示，它利用電泳顯示原理，創(chuàng)新性地把電泳基液微膠囊化，不但抑制了電泳膠粒在大于膠囊尺度范圍內(nèi)的團(tuán)聚、沉積等缺點(diǎn)，而且在微膠囊內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電泳顯示，提高了其穩(wěn)定性。將微膠囊化的電泳基液通過打印或印刷的方法涂覆在柔性基體材料上，即可實(shí)現(xiàn)柔性顯示——電子紙。目前，電子墨水顯示的研究還主要集中在黑白顯示，而對(duì)彩色顯

2、示方面報(bào)道較少。 由于有機(jī)顏料比重小，容易穩(wěn)定懸浮，色系全，有利于配置多色顯示電子墨水，所以本項(xiàng)目對(duì)有機(jī)顏料電泳液體微膠囊化展開研究，并以此作為彩色電子紙及其產(chǎn)品化的基礎(chǔ)。 在本論文中，采用明膠阿拉伯樹膠復(fù)合凝聚法制備了以TiO2和聯(lián)苯胺黃為顏料顆粒的電子墨水微膠囊，并研究了微膠囊在電場(chǎng)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)行為，再將制備的微膠囊涂布在ITO導(dǎo)電玻璃上，制作成電子墨水顯示原型器件，在直流電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了文字顯示，同時(shí)為電子墨水微

3、膠囊顯示技術(shù)的實(shí)用化以及實(shí)現(xiàn)柔性顯示建立了基礎(chǔ)。本文取得了以下研究結(jié)果： 1.采用乳液聚合法制備聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)改性的TiO2，并測(cè)定了TiO2改性前后在四氯乙烯中的分散狀況，以及它們之間的接觸角。結(jié)果表明：PMMA改性的二氧化鈦顆粒在四氯乙烯中的分散性和親和力得到了明顯的改善，且其沉降性也得到了提高。以PMMA改性TiO2為顯示顆粒，以明膠—阿拉伯樹膠為壁材，四氯乙烯為分散介質(zhì)，采用復(fù)凝聚法制備了紅白顯示電子墨水微

4、膠囊，工藝過程簡(jiǎn)單，成本低廉，制備的微膠囊表面光滑、囊壁透明、形狀規(guī)則； 2.以硬脂胺改性聯(lián)苯胺黃為顏料顆粒，四氯乙烯和甲苯混合溶液為電泳顯示基液，采用復(fù)合凝聚法制備了有機(jī)顏料電子墨水微膠囊。從微膠囊顯微照片觀察，可以看出微膠囊表面比較光滑，囊壁厚度均勻；當(dāng)將微膠囊置于一個(gè)0.25V/μm的直流電場(chǎng)時(shí)，顆粒向正極移動(dòng)，響應(yīng)時(shí)間約為幾百毫秒，改變電場(chǎng)方向，顆粒迅速向相反方向移動(dòng)，表明顆粒在電場(chǎng)作用下具有可逆性； 3.采用硬

5、脂胺對(duì)聯(lián)苯胺黃表面進(jìn)行改性，測(cè)定了顆粒在四氯乙烯中的分散能力及其與四氯乙烯之間的動(dòng)態(tài)接觸角，以及其在分散基液中的移動(dòng)速度。研究表明：改性后的聯(lián)苯胺黃顆粒與四氯乙烯的親和性得到了改善，其在TCE中有較高的穩(wěn)定性。用十八胺改性的聯(lián)苯胺黃制得的電泳基液，在200V/cm電場(chǎng)下的電泳顆粒的移動(dòng)速度比改性前提高了5倍； 4.將過濾的微膠囊漿液分散于水溶性膠粘劑中，涂布在透明ITO導(dǎo)電玻璃上(單層分布)，再將刻蝕有圖案的電極通過固化劑粘貼在

6、其上部，制作成電子墨水顯示原型器件，在直流電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)了文字顯示。顯示效果測(cè)試表明：以改性二氧化鈦顆粒制備的微膠囊電子墨水顯示驅(qū)動(dòng)電壓較高(2.5V/um)，且保留時(shí)間較短，但對(duì)比度高，而以有機(jī)顏料聯(lián)苯胺黃為顯示顆粒制備的電子墨水顯示驅(qū)動(dòng)電壓較低(1V/um)，保留時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)過3個(gè)月，其對(duì)比度無惡化現(xiàn)象，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，但缺點(diǎn)是對(duì)比度較低；同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：微膠囊電子墨水的涂層厚度對(duì)電子墨水顯示有一定的影響； 5.通過調(diào)

7、節(jié)陰離子表面活性劑SDS濃度和攪拌速度，采用明膠與阿拉伯膠復(fù)合凝聚法制備了粒徑在一定范圍可控且均勻的微膠囊。研究表明：SDS濃度和攪拌速度對(duì)微膠囊平均粒徑及粒度分布的有很大影響，較大的界面張力有利于微膠囊的形成，隨著SDS濃度和攪拌速度的增加，囊芯液滴的平均粒徑逐漸減小，粒徑分布趨于集中；此外，在微囊化過程中陰離子表面活性劑的存在，不但可以明顯改善囊芯液滴的分散程度，降低粒徑分布，而且對(duì)明膠的凝聚也起到促進(jìn)作用； 6.微膠囊化工