CN102093785B - 一种电泳显示涂布液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电泳显示涂布液，其包含有微胶囊，微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个带电颜料粒子，微胶囊分散在胶黏剂中，该胶黏剂由水溶性高分子化合物溶解在水中制得，其中水溶性高分子化合物的浓度为5％-20％。胶黏剂与微胶囊的重量百分比为10％-70％。当胶黏剂干燥时，其中的微胶囊至少有一个发生形变。本发明还提供了上述的这种电泳显示涂布液的制备方法以及一种利用上述电泳显示涂布液制备电泳显示组件的方法。本发明所采用的胶黏剂有效减少了微胶囊之间的团聚，其在干燥时可以产生一定的收缩应力，使得微胶囊的分散性更好，从而有效提高了电泳显示涂布液的光电性能。

Description

一种电泳显示涂布液及其制备方法
技术领域
本发明涉及电泳显示的技术领域，特别涉及一种电泳显示涂布液及其制备方法。
背景技术
电泳图象显示(EPID,即electrophoretic image display)是利用胶体分散粒子在电场作用下发生泳动的现象,其优点是高对比度、大视角、高显示明亮度、低价格、容易实现大平面显示等。其缺点是可靠性差,阈值特性不容易控制,尤其是分散系中微粒易发生团聚、沉淀等现象,所以EPID显示的寿命较短。近年来,麻省理工学院(MIT)媒体实验室提出了电子墨水(encapsulatedelectrophoretic ink)的概念,即微胶囊化电泳显示技术(encapsulatedelectrophoretic display)。利用电泳显示原理,创新性地把颜料颗粒和深色染料溶液包裹在微囊内,在微囊内实现了电泳显示,从而抑制了电泳胶粒在大于胶囊尺度范围内的团聚、沉积等缺点,提高了其稳定性,延长使用寿命。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,是一种融合物理、化学、电子学等学科的柔性显示材料和技术,具有良好的可视性、低功耗、信息载入能力强、携带方便、制造低廉、无电磁辐射等优点,且可以从根本上解决现有平板显示技术的不足。
目前的电子墨水采用30-300微米的球状透明光滑的微胶囊包覆电介质悬浮液，悬浮液中漂浮着带电电泳颗粒，这些胶囊分布在聚氨酯胶黏剂中构成分散体系，涂布或者印刷在柔性ITO导电薄膜上，构成原理型柔性EPID电子纸。
而胶囊在聚氨酯胶黏剂中不能很好的分散，存在着胶囊在较大尺寸范围内的团聚等缺点。这就造成在涂布包括滚涂、丝网印刷、喷涂等涂布方法时很难涂布，涂膜外观较差，存在各种外观缺陷，包括空点、刮痕、凸点、坏点等，从而使得良率较低。另外，用聚氨酯配制的墨水中由于聚氨酯在干燥过程中的收缩力不够大，胶囊不易变形，胶囊与胶囊之间空隙大，胶囊在基材上铺展不好，不能实现单层排布，从而光电性能较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电泳显示涂布液及其制备方法，其可以解决上述提到的各种技术缺陷，微胶囊在电泳显示涂布液中的分散性更好，当电泳显示涂布液干燥时其中的微胶囊会产生变形，从而有效提高电泳显示涂布液的光电性能。
本发明提供的一种电泳显示涂布液，其由微胶囊和胶黏剂组成，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个带电颜料粒子，所述带电颜料粒子在电场的作用下会在悬浮液中移动；所述微胶囊分散在胶黏剂中，该胶黏剂中包含有水溶性高分子化合物和水，其中水溶性高分子化合物的浓度为5%-20%；当所述胶黏剂干燥时，所述微胶囊至少有一个发生形变。
具体地，所述水溶性高分子化合物选自：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基淀粉、阿拉伯胶、明胶、大豆蛋白、聚乙烯醇、聚乙二醇以及由上述两种或两种以上的材料组成的复合材料。
进一步地，所述电泳显示涂布液中胶黏剂与微胶囊的重量比为10%-70%；更佳地，所述电泳显示涂布液中胶黏剂与微胶囊的重量比可以优选为25-50%。所述水溶性高分子化合物的浓度优选为7%-15%。上述电泳显示涂布液中分散的微胶囊的粒径分布的跨度值为0.5-0.7。
具体地，上述微胶囊中还可以包含有若干中性颜料粒子。
本发明还提供了一种电泳显示涂布液的制备方法，其包括以下步骤：
A、将一定量水溶性高分子化合物溶解在水中，制得胶黏剂，其中水溶性高分子化合物的浓度为5%-20%；所述水溶性高分子化合物选自：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基淀粉、阿拉伯胶、明胶、大豆蛋白、聚乙烯醇、聚乙二醇以及由上述两种或两种以上的材料组成的复合材料；
B、将所述胶黏剂加入到微胶囊中，进行搅拌混合后制得所述的电泳显示涂布液，其中，所述电泳显示涂布液中胶黏剂与微胶囊的重量比为10%-70%，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个带电颜料粒子，所述带电颜料粒子在电场的作用下会在悬浮液中移动，当所述胶黏剂干燥时，所述微胶囊至少有一个发生形变。
优选的，所述水溶性高分子化合物的浓度为7%-15%。
本发明还提供了一种电泳显示组件的制备方法，该电泳显示组件中包含有带透明导电层的透明基板，该制备方法包括：在所述透明导电层上涂布上述的电泳显示涂布液，待电泳显示涂布液干燥，干燥时其中的至少一个微胶囊发生形变，干燥后电泳显示涂布液形成电泳显示层。
具体地，上述步骤中在透明导电层上涂布所述电泳显示涂布液的厚度大概为50-300μm；干燥固化之后的厚度大约为20-120μm。所述电泳显示涂布液中的胶黏剂在干燥时收缩且展平；干燥之后，其中微胶囊的截面由圆形或椭圆形变为多边形。
与现有技术相比，由于本发明的电泳显示涂布液中的胶黏剂是一种水溶性高分子的溶液，其有利于微胶囊在水中的分散，有效减少了微胶囊之间的团聚，其在干燥时可以产生一定的收缩应力，从而使得分散在其中的微胶囊变形，本发明的电泳显示涂布液由于其胶黏剂流动性更好，可在涂布时实现单层涂膜，涂膜表面光滑，干燥后的电泳显示层中微胶囊的密度更高，从而有效提高了电泳显示涂布液的光电性能。
附图说明
图1是现有的一种电泳显示涂布液的涂布外观图；
图2是本发明一种电泳显示涂布液在一种实施方式中的涂布外观图；
图3是本发明一种电泳显示组件的制备方法在一种实施方式中的制备流程图；
图4是本发明一种电泳显示涂布液的制备方法在一种实施方式中的制备流程图；
图5是本发明图3中步骤S2中刚涂布上电泳显示涂布液时电泳显示组件的结构示意图；
图6是本发明图3中步骤S2中涂布的电泳显示涂布液干燥后的电泳显示组件的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种可用于电泳显示涂布液中的胶黏剂材料，这种胶黏剂是由一种水溶性高分子化合物溶解于水中而制成；之前这种材料主要应用于医药、片剂、食品加工等行业领域。水溶性高分子化合物又称为水溶性树脂或水溶性聚合物。通常所说的水溶性高分子是一种强亲水性的高分子材料，能溶解或溶胀于水中形成水溶液或分散体系。
水溶性高分子按来源通常分为三大类：1、天然水溶性高分子。以天然动植物为原料提取而得；如淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶等；2、化学改性天然聚合物；主要有改性淀粉和改性纤维素；如羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等；3、合成聚合物。有聚合类树脂和缩合类树脂两类，如聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺(HPAM))、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。
水溶性高分子材料主要具有以下功能：①水溶性，②分散作用，③絮凝作用，④增粘性，⑤减阻作用，⑥流变性。
本发明的电泳显示涂布液中包含有微胶囊，微胶囊内包裹有悬浮液和分散于悬浮液中的多个带电颜料粒子（同极性或不同极性），当然也可以包含若干的中性带电颜料粒子；这些微胶囊均匀分散在胶黏剂中，将电泳显示涂布液涂布在带有透明导电层（例如ITO）的基板上,待电泳显示涂布液干燥之后会在ITO层上面形成一层很薄的电泳显示层，若在电泳显示层的两侧加一定的电压，电泳显示层中的微胶囊里面的带电颜料粒子会在悬浮液中发生电泳，从而实现电泳显示。
本发明采用的胶黏剂是由一种透明光泽的粉粒状水溶性高分子化合物溶解于水中而制成；这种水溶性高分子化合物包括但不限于：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、可溶性淀粉、羧甲基淀粉、阿拉伯胶、明胶、树胶、大豆蛋白、酪蛋白、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等它们的混合物和衍生物。
制备胶黏剂时，水溶性高分子化合物需要在30-70度的温度范围下溶解，上述胶黏剂中水溶性高分子化合物的浓度为5%-20%；优选在7%-15%区间；最佳为10%左右。制备好胶黏剂之后，将其与微胶囊按一定的比例进行混合，即将微胶囊分散到制备好的胶黏剂中，配好的电泳显示涂布液中，胶黏剂与微胶囊的百分比控制在10%-70%之间，优选为25%-50%区间；最好为40%左右。
电泳显示涂布液中的微胶囊在水溶性高分子溶液（即胶黏剂）中可以均匀分散，分散后的微胶囊的粒径分布的跨度值为0.5-0.7；有效减少了微胶囊的团聚等问题。当胶黏剂在室温下干燥时，其中分散的微胶囊至少有一个会发生形变。
本发明还提供了一种由上述的电泳显示涂布液来制成电泳显示组件的制备方法，该方法的具体实施步骤参见图3；涂布的电泳显示液在干燥前后的电泳显示组件的结构示意图参看图5和图6。
S1:首先在一层透明的基板33上涂布一层透明导电层22，具体可以选用PET作为透明基板，在PET上涂布一层ITO(铟锡氧化物)，待ITO干燥；
S2:然后，在干燥的ITO导电层22之上涂布一层前文中提到的包含有水溶性高分子化合物的电泳显示涂布液11，大概涂50-300μm的厚度，在室温条件下（25摄氏度左右）干燥15分钟以上，电泳显示涂布液11中的胶黏剂111在干燥时收缩且展平；干燥之后，其中微胶囊110的截面由圆形或椭圆形变为多边形（如图2所示）；干燥之后的电泳显示层11变薄，厚度大约变为20-120μm。
S3:之后在电泳显示层上再涂布胶水层，该胶水层的体电阻率大概为105～1014ohm·cm，其材料可以选自但不限于环氧树脂类、聚氨酯类、有机硅类粘接剂、聚丙烯酸类及聚丙烯酸酯类的粘接剂、及以上材料中的两种或两种以上的复合材料。
S4:最后在胶水层上方贴附上一层保护层或者铝箔之类的分离片。
上述电泳显示涂布液中的水溶性高分子化合物在胶黏剂干燥过程中能产生一定的收缩应力，可以使微胶囊发生有效的变形，从而使微胶囊变形后能够紧密堆积，如图2所示。干燥后形成的电泳显示层中微胶囊的密度大大提高了，使得加电场发生电泳时电极一侧的电泳粒子密度增加，这样，测得的黑白反射率也大大增加，随之对比度也得到了提高。
本发明所用到的水溶性高分子化合物具有一定的表面活性，可以在一定程度上降低水的表面张力，有助于水对微胶囊囊壁的润湿，从而有利于微胶囊在水中的分散，有效减少了微胶囊之间的团聚。同时，此类水溶性高分子化合物有一定的流变性能，从而配制的电泳显示涂布液流平性较好，涂布外观能得到较大提高，如图2所示。
用上述水溶性高分子化合物所配制的电泳显示涂布液涂布出来的涂膜外观较好，并且有较好的光电性能。具体表现为：微胶囊在电泳显示涂布液干燥时能发生形变，形变后的胶囊紧密堆积，电泳时电极一侧的电泳粒子密度增加，对比度提高。相比于其它采用聚氨酯类胶黏剂配制的电泳显示涂布液，本发明的电泳显示涂布液的对比度要高3-4。
本发明还提供了上述电泳显示涂布液的配制方法，该方法制备工艺简单易行，配制过程易于控制，对设备无特殊要求。
参见图4，该电泳显示涂布液的配制方法包括以下步骤：
S01、将一定量水溶性高分子的材料溶解于水中，制得胶黏剂，其中水溶性高分子的浓度为5%-20%；
S02、对上述制得的胶黏剂进行过滤处理，以去除胶黏剂中的杂质；
S03、称取一定量的微胶囊进行离心处理，再加水调节其固含量；然后与步骤S02中过滤后的胶黏剂进行混合；其中胶黏剂与微胶囊的百分比控制在10%-70%之间，最好为40%。
S04、搅拌一段时间后，制得电泳显示涂布液。
上述步骤S04中的搅拌速度具体可以为每分钟50-300转；最佳为每分钟250转。
进一步地，步骤S04搅拌混合后，制得的电泳显示涂布液应在30摄氏度左右（大约在20至40摄氏度的范围内）的环境温度中存放一定时间，才可用来涂布。存放的时间根据配制的电泳显示涂布液总量而定，量越多时间就越久，一般存放半个小时至两小时左右即可。
制得的电泳显示涂布液应当储藏在5—10摄氏度的冰箱或冷藏库中，一般可以保藏一周左右的时间；每次需要用时，取出所需要的量，刚取出的电泳显示涂布液需要经过30-50摄氏度温度的水浴溶解，溶解之后才可进行涂布用。
下面举例说明上述本发明的构思原理；所举的实例仅用于阐述本发明，本发明的保护范围并不局限于以下所列举的实例。
1、电泳显示涂布液的配制过程
称取150g离心好的微胶囊，将10g聚乙二醇（也可以是其他的水溶性高分子化合物）溶解于80g水中，将溶解好的聚乙二醇溶液过滤后加入微胶囊中，以250rpm的搅拌速度进行搅拌混合，混合1小时后制得电泳显示涂布液。
2、电泳显示涂布液制得的光电性能检测
通过上述方法步骤制得电泳显示涂布液之后，可利用涂布仪将电泳显示涂布液精确涂布或印刷在带透明导电层的基板上，经过加热固化，制得多层紧密排列的电泳显示层。随后将上述电泳显示材料层和导电层热压在一起，用分光光度计来测试加电驱动后电泳显示膜的黑白反射率、对比度等数据。从下面的表1可知，由本发明的电泳显示涂布液所制得的电泳显示膜片具有高对比度（大于7）和高白色反射率（大于40%）等优点。
表1电泳显示膜的黑白反射率、对比度测试结果
L*白 L*黑 R白 R黑 对比度
显示膜 70.69 26.63 41.74 4.96 8.41
注：1.L*数值体现了显示膜的反射光强，L*值越高就意味着反射率越强；
2.R数值体现了显示膜的反射率数值，R=（（L*+16）/116）3*100%；
3.对比度=R白/R黑。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电泳显示涂布液，其由微胶囊和胶黏剂组成，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个带电颜料粒子，所述带电颜料粒子在电场的作用下会在悬浮液中移动；其特征在于，所述微胶囊分散在胶黏剂中，该胶黏剂中包含有水溶性高分子化合物和水，其中水溶性高分子化合物的浓度为5%-20%；当所述胶黏剂干燥时，所述微胶囊至少有一个发生形变；所述电泳显示涂布液中胶黏剂与微胶囊的重量比为10%-70%；所述水溶性高分子化合物选自：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基淀粉、阿拉伯胶、明胶、大豆蛋白、聚乙烯醇、聚乙二醇以及由上述两种或两种以上的材料组成的复合材料。
2.如权利要求1所述的电泳显示涂布液，其特征在于，所述电泳显示涂布液中胶黏剂与微胶囊的重量比为25%-50%。
3.如权利要求2所述的电泳显示涂布液，其特征在于，所述胶黏剂中水溶性高分子化合物的浓度为7%-15%。
4.如权利要求1所述的电泳显示涂布液，其特征在于，所述微胶囊中还包含有若干中性颜料粒子。
5.一种制备权利要求1所述电泳显示涂布液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将水溶性高分子化合物溶解于水中，制得胶黏剂，其中水溶性高分子化合物的浓度为5%-20%；所述水溶性高分子化合物选自：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基淀粉、阿拉伯胶、明胶、大豆蛋白、聚乙烯醇、聚乙二醇以及由上述两种或两种以上的材料组成的复合材料；
B、将所述胶黏剂加入到微胶囊中，进行搅拌混合后制得所述的电泳显示涂布液；其中，所述电泳显示涂布液中胶黏剂与微胶囊的重量比为10%-70%，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个带电颜料粒子，所述带电颜料粒子在电场的作用下会在悬浮液中移动，当所述胶黏剂干燥时，所述微胶囊至少有一个发生形变。
6.如权利要求5所述的电泳显示涂布液的制备方法，其特征在于，所述水溶性高分子化合物的浓度为7%-15%。
7.一种电泳显示组件的制备方法，该电泳显示组件中包含有带透明导电层的透明基板，其特征在于，所述制备方法包括：在所述透明导电层上涂布权利要求1所述的电泳显示涂布液，待电泳显示涂布液干燥，干燥时其中的至少一个微胶囊发生形变，干燥后电泳显示涂布液形成电泳显示层。
8.如权利要求7所述的电泳显示组件的制备方法，其特征在于，所述电泳显示涂布液中的胶黏剂在干燥时收缩且展平；所述电泳显示涂布液干燥之后，其中至少一个微胶囊的截面变为多边形。
9.如权利要求8所述的电泳显示组件的制备方法，其特征在于，在透明导电层上涂布所述电泳显示涂布液的厚度为50-300μm；干燥固化之后的厚度为20-120μm。
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