电子墨水的制备技术

【中心议题】

•     *介绍了电子墨水技术
•     *电子墨水的制备技术

【解决方案】

•     *采用化学法、物理化学法和机械法制备微胶囊
•     *电子墨水微胶囊分散在某种溶剂中即可制得电子墨水

在信息高度发达的今天，更快更优的信息显示技术的研究和开发已引起人们极大的关注。传统的显像管显示，因物理构造限制了向更大屏幕超薄方向的发展，从而逐渐被平板显示器件所取代。平板显示器件分为受光型(如液晶显示LCD)和发光型(如等离子体PDP)。D.Davis等川研究了多色、高分辨率反射型胆街相液晶显示器，实现了单液晶盒双色显示、双液晶盒叠放的四色显示以及三液晶盒叠放的八色显示，其反射率达到40%。PDP显示图像鲜艳、灰度丰富、响应速度快、寿命长，但在图像的亮度、对比度、色彩保真度等方面与显象管显示存在明显的差距，且成品率底，价格昂贵。为克服现有显示技术的不足，人们正试图提出新的显示概念，开发新颖的显示技术。如N.K.Sherido等和M.saiteh等制备了双色球并研究了双色球翻转的显示特征，发现其反射率大于18环、对比度6:1，且视角宽。双色球显示利用电场控制双色球的翻转达到显示不同颜色的目的叫，但双色球的制备工艺复杂且难于实现完全翻转，对比度相对较低。T.R.Hebner等阳」利用喷墨打印方法制备出了聚合物掺杂有机发光元器件，但不能实现双稳态显示。F.R.Beverly川，RR.Shiffman分析和研究了电泳图像显示的光学特性，1.ota等制备了电泳显示器件。但由于电泳胶粒存在团聚、沉淀等问题，所以电泳显示的寿命较短1121。近来，麻省理工学院(MIT)媒体实验室提出了电子墨水的概念。电子墨水是一种墨水状的悬浮物，在外电场作用下可以实现可逆、双稳态、柔性显示，具有良好的可视性、制造成本低廉等优点。利用电子墨水制成的电子纸张，报社、杂志通过电脑或其它设备来传递信息，从而实现电子报纸、杂志的更新。所谓“电子纸张”是一种薄而柔软的纸状物。电子墨水薄层与塑料晶体管薄层压在一起便可制得电子纸张。由此电子墨水显示技术的研究与开发显得更为迫切和重要。本文介绍了电子墨水的制备技术。

电子墨水是由微胶囊分散在基液中而形成的悬浮体系，其中微胶囊由白色微粒和染料液体组成。电子墨水的制备重点在于微粒和微胶囊的制备。以下分别予以介绍。

1二氧化钦微粒制备

用溶胶一凝胶法、微乳液法或气相沉积等方法可制得金红石二氧化钦颗粒，为了改善微粒的沉降性及带电特性，B.Comiskey等制备了包覆有低分子量聚乙烯的金红石二氧化钦颗粒。具体方法是将所制的金红石二氧化钦颗粒悬浮在熔融低分子量的聚乙烯中，然后经喷雾而制得包覆有聚乙烯的金红石二氧化钦颗粒，所得微粒经过滤、干燥处理即可获得平均粒度为5拜m的千燥粉末。为了在外电场作用下，使白色二氧化钦微粒能够向微囊的某一端运动，颗粒必须带有某种电荷。在制备二氧化钦颗粒的过程中，聚乙烯的作用是为了减小微粒的重力改善其沉降性并使悬浮颗粒表面存在双电层而带某种电荷。

2电子墨水微胶囊的制备

微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型容器，直径为5~200微米，它能包封和保护囊芯内的固体颗粒或液体微粒。包封用的皮膜(壁壳)物质称为壁材，被包的囊芯物质称为芯材。，芯材可以是单一成分或混合物。制备微胶囊的方法主要有化学法、物理化学法和机械法。

其中以凝聚法、界面聚合法和原位聚合法应用最广。无论采用什么方法都包括两个相同的步骤，即膜的形成和膜的固化。膜的形成，首先要把被包封的物料乳化、分散，再以这些细粒(微滴)为核心，使聚合物成膜材料在其卜沉积、包覆，即形成微胶囊。固化的方法有化学反应、溶剂萃取或挥发、冷却等。微胶囊直径大小由制备过程的搅拌速度、所用乳化分散剂的类型和用量来控制，壁厚可通过皮芯比来控制。

微胶囊是由微粒和染料液体组成，且染料液体是油溶性的。B.cnllsky等采用原位聚合法制备电子墨水微胶囊，即将所制二氧化钦微粒分散到染料的介电流休中形成悬浮液，该悬浮液通过尿素与甲醛缩聚制得微胶囊。微胶囊经过滤、洗涤、干燥制得某一尺度范围内的干燥微胶囊。

3电子墨水显示的制备

电子墨水微胶囊分散在某种溶剂中即可制得电子墨水。电子墨水封装在透明导电薄膜内并与塑料晶体管薄层驱动电路压在一起即可实现电子墨水显示，除了驱动电路以外，还有许多影响电子墨水显示的因素，如(卫微胶囊内白色颗粒的浓度。浓度较低时，亮度低但对比度相当好;随着浓度增大，亮度升高而对比度降低，因为白色微粒很难被微囊内的深色液体所隐藏。②微囊内的深色液体。深色液体要有较高的吸光性和隐藏白色微粒的能力，浓度要适中。③白色颗粒的尺寸。④颗粒的带电量以及微粒与探色液体介电失配。综合考虑以上各因素才能获得高性能的电子墨水显示。