微胶囊电泳柔板显示器的材料及制备

-1-微胶囊电泳柔板显示器的材料及制备摘要介绍了微肢囊电泳显示技术的原理、微肢囊电泳显示器件的制备。阐述了高分子材料在制备微肢囊电泳显示材料和器件过程中的应用。重点说明了在这种新型的显示技术中颜料一聚合物复合粒子、微胶囊和塑料晶体管的应用。关键词::::微胶囊；电泳显示；显示材料；复合粒子引言微胶囊电泳显示技术是一种新型的电子显技术。在微胶囊电泳显示技术中，微胶囊泳显示材料在驱动电路的驱动下显示相应的像。由于这种显示材料具有能耗低、亮度高、比度高、超薄、超轻等一系列优点，微胶囊电显示技术可以用于各种移动电子设备(个人动助理、手机、电子阅读器等)的显示，而且具传统的显示技术(CRT、LCD等)无法比拟的优势。随着微胶囊电泳显示器件柔性的提高，这种技术有望实现真正的电子纸的功能，即具有信息存取能力的纸张。在微胶囊电泳显示材料和显示器件的制备过程中，高分子材料的选择、合成和应用具有重要的意义，特别是其中微胶囊的制备、颜料一聚合物复合粒子的应用、塑料晶体管的应用对于显示器件的尺寸规格、显示性能和柔性有直接影响。1微胶囊电泳显示技术的意义电子纸是传感器的一种衍生产品，同时具备纸张和电子器件特性。它是居于软硬拷贝之间的产品，应该满足以下一些基本要求：象印刷品般易读、可以抹消和再写入、录写功能良好、能够显示彩色、携带方便、厚薄似纸而又能折叠、可以反复使用数干次。电子纸显示方法主要有微胶囊电泳显示、双色球显示、胆甾液晶显示、电润湿显示和纳米变色材料显示。微胶囊电泳显示技术是一种新型的电子显示技术。在微胶囊电泳显-2-示技术中，微胶囊电泳显示材料在驱动电路的驱动下显示相应的图像。由于这种显示材料具有能耗低、亮度高、对比度高、超薄、超轻等一系列优点，微胶囊电泳显示技术可以用于各种移动电子设备(个人移动助理、手机、电子阅读器等)的显示，而且具有传统的显示技术(CRT、LCD等)无法比拟的优势。随着微胶囊电泳显示器件柔性的提高，这种技术有望实现真正的电子纸的功能，即具有信息存取能力的纸张。在微胶囊电泳显示材料和显示器件的制备过程中，高分子材料的选择、合成和应用具有重要的意义，特别是其中微胶囊的制备、颜料一聚合物复合粒子的应用、塑料晶体管的应用对于显示器件的尺寸规格、显示性能和柔性有直接影响。微胶囊电泳显示器件由微胶囊电泳显示材料和带有驱动电路的底板构成，如Fig.1。2微胶囊电泳柔性显示器件的制备第一种是平版印刷光蚀刻制备工艺。该工艺是在涂布有导电薄膜的基板上再涂布一层辐射固化材料，透过光掩膜对其进行选择性紫外光(或其它辐射形式，如可见光、红外线及电子束等)曝光固化，然后用可溶解辐射固化材料的溶剂将未固化的辐射固化材料清除形成栅栏结构，再将混有电泳颗粒和抗紫外单体的电泳液倾倒在有栅栏的平板上，用超声分散。工艺过程如图3所示。Lee等尝试利用该工艺制备电泳显示器件。这种方法具有方便、易操作的优点，且微胶囊单排地分布在平板中，可以实现良好的显示效果。器件结构如图4。第二种是旋涂制备工艺该方法是将混有水溶性粘合剂的微胶囊用旋转覆膜技术均匀涂布在ITO玻璃上，烘干，用紫外光固化粘合剂将电极-3-玻璃粘合得到电泳显示原型器件。荣宇等以聚苯乙烯包覆的二氧化钛为电泳粒子，溶剂绿为染料，四氯乙烯和二甲苯为混合溶剂制备电泳显示液，采用复凝聚法，以明胶和苯乙烯一马来酸酐共聚物为壁材，制备了电子墨水微胶囊。将电子墨水微胶囊涂布于电极间，制作成为电泳显示原型器件。该器件在较低的直流电压(9V)驱动下能够实现清晰的文字显示，如图6所示。3微胶囊的常用制备方法3.1喷雾合成法-4-喷雾合成法即将显色粒子加入到溶化的聚合物中，溶化形成悬浮液，经喷雾干燥后制得粉体。将该粉体加入到脂肪烃等有机物中混合，制成乳化液。通过有机物缩聚的方式制备电子墨水微胶囊。Herrero等以海藻酸钠和氯化钠作为聚合阴阳离子，用喷雾合成法合成多聚糖药用微胶囊。3.2原位聚合法原位聚合法是乳液聚合的一种，一般先将带电粒子分散成合单体在带电粒子表面聚合制备电子墨水。这种制备微胶囊的工艺方便简单，效果好，不需要昂贵复杂的设备，是电子墨水微胶囊的主要制备方法。但是该方法的单体仅由分散相或连续相中的一个提供，反应速率较慢。Park等采用这一工艺研究了明胶、Span80、PVA等乳化剂对粒径分布和形貌的影响。杨毅等以甲醛和尿素为原料，四氯乙烯为悬浮液，聚乙烯醇为改性剂，一步原位聚合法制备了脲醛树脂微胶囊，并且考察了系统改性剂、pH值、反应时间等对微胶囊化过程和微胶囊形貌的影响。裴广玲等口以有机颜料联苯胺黄为显色粒子，四氯乙烯和甲苯混合溶液为分散介质，油溶性蓝N为吸光染料．脲醛树脂为壁材，通过一步原位聚合法制备了电泳显示微胶囊。囊表面光滑，囊壁透明，囊内颜料粒子对电场变化能快速可逆地响应，并具有双稳显示特性。李沃源等以甲醛和尿素为原料，明胶为系统改性剂，采用一步原位聚合法制备了高紧密度的脲醛树脂电泳显示微胶囊，可望在电泳显示技术中有较好的应用。赵晓鹏等以水溶性低分子量脲甲醛缩聚物代替传统的脲甲醛预聚体作为反应单体，解决了用原位聚合法制备脲醛树脂微胶囊常有的结块、粘连、表面粗糙、产率低的问题并采用这种方法制备了红色、蓝色、绿色电子墨水微胶囊。还有界面聚合法、凝聚法等，在此不一一介绍。4电泳柔性显示器件衬底材料电子墨水电泳柔性显示器件的衬底材料可以是玻璃、塑料及金属。。-5-玻璃衬底具有良好的耐化学稳定性，ITO玻璃的生产技术已经相当成熟，并且可以利用标准的玻璃切割技术获得合适面积的玻璃片。但是采用玻璃作为衬底材料，要实现柔性显示就必须要求玻璃很薄，具有很好的可挠曲性。而且对于以后显示器件大型化时如何实现有效抛光，降低成本的问题仍然是制约玻璃基板发展的瓶颈。塑料衬底与玻璃衬底相比具有良好的延展性和可挠曲性，质量更轻，更耐冲击。但是塑料聚合物不耐高温，必须在很低温度下镀上透明电极。温度过高会导致塑料衬底分解。另外，由于电子墨水的电泳悬浮液大部分采用的是有机溶剂，还要考虑到塑料衬底在悬浮液中的溶解性大小。如何在柔性衬底上制备出柔性显示器件，提高衬底的热稳定性和化学稳定性．实现良好的密封是实现电子纸亟待解决的问题。金属箔具有良好的耐高温性能、优异的可挠曲性、低的热膨胀系数，比塑料更加接近玻璃的热膨胀系数、在制作显示器件过程中出现的问题比塑料材料少。所以金属箔很适合作柔性显示器件的衬底，而且在价格方面．比特殊耐高温的塑料要低得多，材料获得比较容易，制作成本比较低。但缺点是不具有透明性，不可以实现双面柔性显示，而且材料表面粗糙。如果能解决这些问题就可以使金属箔取代塑料及玻璃基板成为未来柔性显示器的主要材料，加快柔性显示器的发展进程。5柔板显示技术的应用及发展趋势微胶囊电泳柔板显示具有印刷媒体和电子媒体两者的优势，不仅方便、实用，也更加符合人们的阅读习惯，同时节约了大量的森林资源，具有巨大的环保效益，可广泛应用于报刊、杂志、图书及大型户外广告平面印刷广告等多个方面，还可以应用于电子报纸、可穿戴式电脑屏幕、便携信息终端屏幕、电子词典、电子图书和智慧型身份辨识卡的电子装置。微胶囊电泳显示器与其它类型的电泳显示器相比具有机械性能和结构完整性好，可以根据需要对显示器进行任意裁减、弯折，可以进行平版印刷连续化生产等优点，特别是在彩色化技术方面具有很好的应用前景。-6-参考文献[1]傅相锴，罗伟．电子墨水技术的研究进展[J]．功能材料，2005，36(10)：1477[2]刘会刚，朱勇，商光辉，等．电泳显示器的研究及进展[J]．现代显示，2006，50(1)：64[3]程冰，王秀峰．微胶囊柔板显示器件的研究现状与展望[J]．陕西科技大学学报，2004，22(5)：187[4]杨毅，王亭杰，裴广玲，等．一步法制备脲醛树脂微胶囊过程的研究[J]．高校化学工程学报，2005，19(3)：338[5]裴广玲，王亭杰，杨毅，等．电泳显示微胶囊的制备和性能[J]．物理化学学报，2005，21(4)：430[6]李沃源，毋伟，彭旭慧，等．一步原位聚合法制备电泳显示微14王建平，郭慧林，王允韬，等．蓝色电子墨水微胶囊的制备[J]．自然科学进展，2004，14(6)：717课程设计总结通过本次课程设计，了解了微胶囊电泳柔板显示器的显示原理、制备工艺、微胶囊的制备方法及器件衬底材料的研究现状、国内外柔板显示器及材料的应用研究现状、存在问题及发展前景。感谢xxx老师教授我们课程，xxx老师以严谨的科学态度、科学的授课方法和极大的耐心给我留下深刻的记忆，将我带入了信息显示的大门，使我受益匪浅。在此课程设计完成之际谨向两位老师致以最诚挚的谢意！最后，衷心感谢所有帮助过我的人。