电子纸微胶囊电泳液的组成及选择要点

【中心议题】

•     *介绍了电子纸微胶囊电泳液的组成
•     *分析了电子纸微胶囊电泳液各组成部分的选择要点

【解决方案】

•     *电泳粒子作为电子纸的分散相，是构成整个显示图像的最基本单元
•     *电泳悬浮液在电子墨水显示中的作用是分散固体颗粒，并与颗粒形成强烈的色彩对比
•     *悬浮液中溶解的吸光染料，可以有效减少光线反射，提高显示反差
•     *电荷控制剂的主要作用是吸附在固体电泳粒子表面使其带电，在外电场的作用下产生电泳

微胶囊是电子纸显示的最主要组成部分，其内部是由多相功能材料组成的悬浮液，主要包括电泳粒子（分散相）、溶剂（分散介质）、染料、稳定剂以及电荷控制剂等。各种材料的选择及性质很大程度上决定着电泳显示器件的显示性能。下面逐一介绍电泳液各组成部分。

1．分散相

电泳粒子作为电子纸的分散相，是构成整个显示图像的最基本单元，主要有底色粒子和显色粒子，起呈色作用从而构成整个图像。电泳粒子的选择有很大的灵活性，可以是任何一种带电或容易获得电荷的颗粒。一般应满足以下条件：

（1）为了降低和减少颗粒的聚沉或悬浮，它的密度应与分散介质的接近；

（2）颗粒在有机溶剂中应具有低溶解度、无溶胀性及化学稳定性；

（3）颗粒应具有良好的光学性能，具有高的折射率、高的散射系数和低的吸收系数，即有一定的颜色，高明亮度，不透明性；

（4）颗粒尺寸应尽可能小，以增加分散系的稳定性；

（5）颗粒表面易吸附电荷或改性。当选择密度较大的无机颗粒时可以在其表面包裹一层透明的聚合物来降低颗粒的密度。

2．分散介质

电泳悬浮液在电子墨水显示中的作用是分散固体颗粒，并与颗粒形成强烈的色彩对比，一般应具备以下条件：

（1）在较宽的温度范围内稳定，因而应具有较高的沸点和较低的熔点；

（2）应为绝缘性良好的有机溶剂，即具有较低的介电常数、较高的电阻率和较低的水溶性；

（3）具有良好的光学和电化学稳定性；

（4）具有良好的颗粒流动性，即动力学粘度要低；

（5）分散介质的折射率和密度与颗粒的折射率和密度匹配，以增加体系的稳定性；

（6）应低毒、低污染，有良好的环境相容性。

电泳悬浮液可以选择一种或两种以上的有机溶剂复配，以满足电子墨水显示的性能要求。

3．染料

悬浮液中溶解的吸光染料，可以有效减少光线反射，提高显示反差。所使用的染料一般要求：在悬浮液中易溶解，有良好的化学稳定性，在电极和颜料上不吸附，光学密度高，色彩适中，成本低等。如果所制备的电子墨水中含有两种电性相反、颜色不同的电泳颗粒，在外加电场的作用下，分别向相反方向的电泳迁移运动即可来实现图像和文字显示，则背景染料可省去不用。

4．电荷控制剂

电荷控制剂的主要作用是吸附在固体电泳粒子表面使其带电，在外电场的作用下产生电泳。电荷控制剂一般应具备以下条件：

（1）能在有机溶剂中电离；

（2）电离出来的其中一种离子能优先吸附在固体颗粒表面；

（3）在溶液中的自由离子必须降低到最低，以降低自由离子的电导，节约电能。

常用的电荷控制剂可以是有机硫酸盐或磺酸盐、金属皂、有机酰胺、有机磷酸盐或磷酸酯，还可以是聚合物和嵌段或接枝共聚物及它们的单体。

5．稳定剂

稳定剂通常是一种表面活性剂，主要起到两种作用。一方面为分散体系中悬浮粒子提供空间稳定作用，以降低粒子自身或在囊壁上的团聚和沉淀；另一方面使固体粒子能够被有机介质充分浸润而达到均匀分散的效果。这是因为在非水介质中质点间的静电斥力较小，其性能的稳定在很大程度上依靠吸附在质点表面的表面活性剂疏水链形成的溶剂化膜，一般粒子表面吸附层要有一定的厚度才能具有明显的稳定作用。