CN102621760A - 一种可自身发光的电泳显示组件及电泳显示液 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可自身发光的电泳显示组件，其包含有若干微胶囊，这些微胶囊分散在粘结剂中，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个电泳粒子，所述电泳粒子在电场的作用下会在悬浮液中电泳；所述悬浮液、电泳粒子、微胶囊、胶黏剂、粘结剂中至少有一种包含荧光物质或者放射性发光物质。本发明利用荧光材料或者放射性发光物质来制造电泳显示组件，使得在无背景光的情况下，电泳显示组件也可以自行发光，使其显示的内容在黑暗中可见，从而大大提高了电泳显示的使用灵活性。

Description

一种可自身发光的电泳显示组件及电泳显示液

技术领域

本发明涉及电泳显示的技术领域，特别涉及一种可自身发光的电泳显示组件及电泳显示液。

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(encapsulated electrophoretic ink) 的概念,即微胶囊化电泳显示技术(encapsulated electrophoretic 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。

电泳显示技术作为一种新型的显示技术，具有低能耗、双稳态、保护视力等优点。但作为一种反射型显示技术，必须依靠外界背景光才能进行显示，因此在黑暗处无法使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可自身发光的电泳显示组件，其可以在无背景光的情况下，自行发光，使其显示内容在黑暗中可见，大大拓展电泳显示的使用范围。

本发明第一方面提供了一种可自身发光的电泳显示组件，其包含有若干微胶囊，这些微胶囊分散在粘结剂中，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个电泳粒子，所述电泳粒子在电场的作用下会在悬浮液中电泳；其中所述悬浮液、电泳粒子、微胶囊、胶黏剂、粘结剂中至少有一种包含荧光物质或者放射性发光物质。

具体地，所述荧光物质在受外界激发源激发之后发光，该激发源包括光或电场或磁场或机械压力或化学能或热能。所述荧光物质选自光致发光材料或者电致发光材料或机械压力致发光材料或场致放光材料、热致发光材料。

依据发光物质所在组分位置，发光显示可以有不同的实施方式，现举例如下（但本发明的实施方式绝不仅限于此）。

如果发光材料存在于电泳粒子，在发光粒子被驱动到显示面后，由于显示面的发光强度大于非显示面，则显示出发光图像。典型例子（但绝不仅限于此）如使用硫化镉制备的红色荧光电泳粒子和使用铜掺杂的硫化锌制备的黄绿色荧光电泳粒子，它们的具体制备方法见实施例。

如果发光材料存在于悬浮液当粒子自身并不发光时，当部分深色粒子被驱动到显示面，则粒子将挡住部分悬浮液中发光材料所发的光，造成相对暗的区域，从而在显示面引入不同的明暗对比图像，实现发光显示。一个较为简单的制备发光悬浮液的办法是在悬浮液中加入可溶于悬浮液的有机荧光染料（但绝不仅限于此办法），比如发粉红色荧光的罗丹明B和发蓝色荧光的香豆素。

如果微胶囊壁中存在发光物质，则可以有两种常见的发光显示实现方法（但绝不仅限于此），一种为使用双层胶囊，其中下层胶囊含有发光物质（该层胶囊本身可以含有电泳显示粒子或者为仅含悬浮液不含粒子的胶囊），上层胶囊不含发光物质，下层胶囊中所发光为上层胶囊的显示提供了背景光；也可以利用可控涂布法来实现发光显示，具体来说，是利用适当的胶黏剂或胶黏剂前体（预聚物）将发光胶囊涂布在背板上，然后利用光照或热或化学引发法对预保留的区域引发聚合或交联，将该区域胶囊固定在背板上，然后用合适的清洗剂洗去未固定的胶囊，最后再在无胶囊区域涂布不能发光的胶囊，形成发光胶囊和非发光胶囊混合显示组件，发光胶囊中的粒子可以调控发光区域的发光强度。在胶囊壁中引入发光材料的一个办法是在成壁所用的高分子材料上接枝可发光基团（但绝不仅限于此），例如将罗丹明B通过其羧基和明胶中的氨基的缩合反应将罗丹明部分接枝在明胶上，然后通过接枝后的明胶与阿拉伯胶的复相凝聚制备含有发光基团的胶囊。

如果在胶黏剂中引入适当发光材料，可以将其直接涂布在背板材料上（这等同于在背板中引入发光材料），利用背板发光为电泳显示提供背景光源。实施方式包括但不限于将无机或有机发光材料（例如荧光黄）掺杂在胶黏剂溶液中后涂布到背板上。

如果在粘结剂中引入发光材料，当不同色深的电泳粒子运动到显示面时，对粘结剂所发光线的反射强度会不同，相对浅色的粒子会反射较多粘结剂所发光线，而深色粒子则因吸收较多光线而反射出较低强度的光线，从而在显示面上呈现明暗不同的发光图像。在粘结剂中引入放射性的含氚物质作为发光材料是可行方式之一（但绝不仅限于此），可以将该放射性材料进行合适封装以防止危害环境。

作为本发明的一种实施方式，所述电泳粒子可以为高分子微球或无机有机复合微球。

本发明的可自身发光的电泳显示组件还可以包括一层带有荧光物质或者放射性发光物质的背板涂层。

本发明第二方面提供了一种荧光电泳显示液，其包括有悬浮液和分散于悬浮液中的多个电泳粒子，所述电泳粒子在电场的作用下会在悬浮液中电泳；所述电泳粒子中包含有荧光物质或放射性发光物质；所述电泳粒子为无色或有色粒子。该电泳粒子的粒径在10纳米至30微米区间。

本发明第三方面提供了由本发明第一方面或第二方面所述电泳显示组件或荧光电泳显示液制备得到的任何物品。本发明第四方面提供了本发明第一方面或第二方面所述电泳显示组件或荧光电泳显示液在制备本领域物品中的用途。

与现有技术相比，由于本发明利用荧光材料制造电泳显示组件，除了可以实现原有技术的静态和动态显示以外，可以在无背景光的情况下，自行发光，使其显示内容在黑暗中可见，大大拓展了电泳显示的使用范围。

附图说明

图1是本发明的一种荧光电泳显示液中粒子及其组件的制备流程图。

具体实施方式

本发明的夜光/荧光电泳显示技术主要解决电子纸在无背景光的环境中的可视显示问题，实现在黑暗环境中的无电源自主发光显示。

实施例1

　　本发明所采用的荧光物质以光致发光或者电致发光材料为核心，经过化学修饰后用于制造显示用电泳粒子，然后将其分散于合适的电泳液中，再经微胶囊或者微杯包裹，经涂布等后续程序最终制成为显示面板。

参考图1，夜光/荧光电泳粒子制备基本过程及要点如下：

首先要选择合适的荧光材料，可以为无机、有机、高分子或者几者的复合材料。可以选用已有的商业化荧光材料，也可以使用化学方法由相应的反应制得具有所需性质的荧光材料。合适的荧光材料，包括但不限于以下材料的一种或者多种的复合物：光致发光材料、电致发光材料、机械压力致发光材料（如压电材料）、场致放光、热致发光等。示例，如CdS, CdTe, ZnS:Cu, CaS:Bi, CaS:Eu,CaAl2O4:Eu, Sr4Al14O25:Dy, SrAl2O4:Eu; PPV等。接下来：

    S01、材料的物理预处理，包括干燥、机械破碎、研磨和分散等，制备为粉状颜料（如果以湿法等直接制取荧光颜料粒子，该步可能不需要）;

    S02、颜料的表面预处理，使用硅烷偶联剂等进行处理，以改变颜料的表面性质，以便进行进一步的化学修饰;

    S03、使用表面聚合或者物理吸附等方式在粒子表面包裹一定厚度的高分子材料，即制得完整的荧光电泳显示粒子。制备好的荧光电泳显示粒子粒径可以从10纳米到30微米以应对不同的需要;

    S04、使用现有技术制备电泳显示器件。

实施例2

通过制备包含发光物质的电泳悬浮液体系来实现发光电泳显示。其中悬浮液包含但不限于异构脂肪烷烃、卤代烷、芳烃、环氧化合物之一，或者由它们按照一定比例复配的混合液。根据所使用的粒子颜色、密度和欲制备的电泳器件的显示要求来选择悬浮液的成分和所含发光物质。其密度要匹配粒子密度并拥有较小的介电常数。所含发光物质可以是无色或者有色并可以良好溶解于悬浮液中，常用但不局限于的发光物质有2H-1-苯并吡喃－2-酮及其系列衍生物、萘酰亚胺类化合物、方酸类化合物、罗丹明系列衍生物、含氚有机物等等。

一种发光悬浮液的制备过程简要描述如下：

S01、将四氯乙烯和正己烷按照1：2的比例进行复配；

S02、在上述每100毫升复配的混合液中加入0.1-5克2H-1-苯并吡喃－2-酮，溶解完全备用；

S03、将红白两种电泳粒子加入上步中悬浮液，并加入适量Span 80作为电荷控制剂；

S04、使用明胶和阿拉伯胶复相凝聚法制备包含发光电泳悬浮液的微胶囊；

S05、制备电泳显示器件，其悬浮液中的发光物质可在紫外光照射下发出蓝色荧光，其中显示面上的红色粒子将遮挡住部分荧光，造成相对暗的区域，从而可显示出红－蓝色图案。

 实施例3

利用发光胶囊实现发光电泳显示；在胶囊合成的成壁材料中添加发光物质，通过共凝聚法或者化学反应方式将发光物质引入胶囊壁，从而得到可发光胶囊。其所使用的发光材料包括但不限于带有羧基、羟基、氨基等反应性基团的荧光类或放射性化合物，具体制备过程如下：

S01、将明胶与罗丹明B混合于水中，在1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐催化下使明胶中的羧基和罗丹明B的氨基发生缩合反应，控制接枝量在1-10％之间（重量比）；

S02、使用乙酸乙酯萃取未反应的罗丹明B，分液除去；

S03、将接枝后的明胶用水洗涤干净；

S04、在45摄氏度下，将13g包含电泳粒子的悬浮液混合在60g含0.5％(重量比)羧甲基纤维素的水溶液中，然后加入14g含有10％(重量比)的接枝罗丹明B的明胶水溶液，再加入一定量的十二烷基磺酸钠；

S05、使用乙酸调节pH值到4.5，然后缓慢冷却到5摄氏度并在此温度下保持半小时；

S06、加入4g 25%的戊二醛，旋转过夜；

S07、使用去离子水清洗胶囊，直到上层液体清澈；

S08、将接枝罗丹明B的胶囊涂布于基板上后，再在此涂层上继续涂布一层未接枝罗丹明B的胶囊；

S09、制备成为电泳显示器件，下层胶囊可以再受紫外光激发后发出粉红色荧光，而上层胶囊中的粒子则在电场驱动下形成明暗图像。

实施例4

通过在胶黏剂中添加荧光粉实现发光显示，比较典型的方法是添加含稀土成分的长余辉荧光粉，具体制备过程如下：

S01、在聚氨酯胶黏剂中添加1-5％的SrAl₂O₄:Eu,Dy长余辉荧光粉；

S02、将添加了荧光粉的胶黏剂涂布在带透明导电层的基板上；

S03、在胶囊剂中涂布电泳显示墨水；

S04、在电场驱动下，形成显示图案；

S05、使用200-450nm光线作为激发源照射电泳显示器件，该器件可以发射520nm黄绿光，余辉时间可长达12小时。

在电泳显示涂布液的胶黏剂中添加适量的荧光物质，将电泳显示涂布液涂布在带透明导电层的基板上，待电泳显示涂布液干燥后形成一层很薄的电泳显示层，然后在其两侧加电极施加电场；当外界的激发源作用于电泳显示层时，其中包含的荧光物质会发出可见光，这样，在黑夜无背景光的情况下，也可以观看到电泳显示的图像了。

 实施例5

通过在粘结剂中添加CaS:Bi荧光粉实现发光显示，具体制备过程如下：

S01、在聚氨酯粘结剂中添加1-10％的CaS:Bi荧光粉荧光粉；

S02、将添加了荧光粉的粘结剂以电泳显示墨水涂布在带透明导电层的基板间；

S03、在电场驱动下，形成显示图案；

S05、在白天日光照射储能后，夜间粘结剂可以发出蓝色可见荧光，不同颜色的电泳粒子对该荧光的反射不同，白色粒子发射较多，显示较亮的蓝色区域，黑色粒子反射较少，呈现相对暗的区域，因此整个电泳器件呈现出可见蓝色图案。

 本发明实现了无电源、无背景光条件下的自主发光显示，解决了现有电泳显示技术必须依赖背景光才能进行可视化显示的缺陷，可用于显示静态和动态画面，可以非常方便地制成为各种夜光显示器件，比如高速公路上的标识、各种广告牌、夜光表盘、夜光显示器、夜间无源警示牌等等，具有节能、便捷等显著优点。

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 (10)

1.一种可自身发光的电泳显示组件，其包含有若干微胶囊，这些微胶囊分散在粘结剂中，所述微胶囊内包含有悬浮液和分散于悬浮液中的多个电泳粒子，所述电泳粒子在电场的作用下会在悬浮液中电泳；其特征在于，所述悬浮液、电泳粒子、微胶囊、胶黏剂、粘结剂中至少有一种包含荧光物质或者放射性发光物质。

2.如权利要求1所述的电泳显示涂布液，其特征在于，所述荧光物质在受外界激发源激发之后发光，该激发源包括光或电场或磁场或机械压力或化学能或热能。

3.如权利要求1所述的可自身发光的电泳显示组件，其特征在于，所述荧光物质选自光致发光材料或者电致发光材料或机械压力致发光材料或场致放光材料或热致发光材料。

4.如权利要求1所述的可自身发光的电泳显示组件，其特征在于，所述电泳粒子为高分子微球或无机有机复合微球。

5.如权利要求1所述的可自身发光的电泳显示组件，其特征在于，还包括带有荧光物质或放射性发光物质的背板涂层。

6.一种发光电泳显示液，其包括有悬浮液和分散于悬浮液中的多个电泳粒子，所述电泳粒子在电场的作用下会在悬浮液中电泳；其特征在于，所述电泳粒子中包含有荧光物质或放射性发光物质。

7.如权利要求6所述的发光电泳显示液，其特征在于，所述荧光物质在受外界激发源激发之后发光，该激发源包括光或电场或磁场或机械压力或化学能。

8.如权利要求6所述的发光电泳显示液，其特征在于，所述电泳粒子为无色或有色粒子。

9.如权利要求6所述的发光电泳显示液，其特征在于，所述电泳粒子的粒径为10纳米至30微米。

10.一种发光电泳显示粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

    对荧光材料或者放射性发光物质进行物理预处理，制备粒状颜料粒子；

对所述粒状颜料粒子的表面预处理，以改变其表面性质，以便进行进一步的化学修饰；

使用表面聚合或者物理吸附等方式在所述粒状颜料粒子表面包裹一定厚度的高分子材料，制得发光电泳显示粒子。

Images