CN102629064B - 一种制备彩色微胶囊膜材及含有该膜材的显示器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备彩色微胶囊电泳显示膜材的方法，该方法通过分别制备不同单色微胶囊膜材，然后用粘合剂将各单色微胶囊膜材依次叠加粘合在一起，形成多个膜层单元，纵向裁切，制备彩色微胶囊电泳显示膜材。由该方法制得的彩色微胶囊电泳显示膜材的光反射率高、色彩对比度宽、颜色对位精准。本发明进一步公开了制备含有该彩色微胶囊电泳显示膜材的彩色微胶囊电泳显示器件的方法。

Description

一种制备彩色微胶囊膜材及含有该膜材的显示器件的方法
技术领域
本发明属于电泳显示领域，具体涉及一种制备彩色微胶囊电泳显示膜材的方法，以及制备含有该膜材的彩色微胶囊电泳显示器件的方法。
背景技术
电泳显示技术(EPD)由于结合了普通纸张和电子显示器的优点而成为极具发展潜力的电子显示技术之一。电泳显示通常是双色显示，即只能呈现两种不同的颜色，如黑-白、红-蓝等。因此，发展彩色电泳显示技术不仅能满足人们对彩色化的需求，而且具有极大的经济效益，是未来电泳显示一个必然的发展方向。
目前，实现电泳显示彩色化，主要有以下方法：加铺彩色滤光膜、控制电泳速度、增加子像素。
彩色滤光膜法是在双色电泳显示器的上层透明电极板表面在加铺一层彩色滤光膜来实现彩色显示，滤光膜之间用黑色间隔防止串色。虽然由其制成的彩色电泳显示器件具有较高的分辨率，但是这种方法使彩色滤光膜损失了约70％的反射光，成像的色饱和度受到很大影响，在光线弱的环境下，显示屏幕很暗。
控制电泳速度法是在透明电泳液中悬浮3种不同颜色、不同Zeta电位的带同种电荷的颜料粒子，通过施加电压使粒子具有不同的电泳速度，从而实现彩色显示。控制电泳速度法制备彩色显示器的方法比较简便，但精确控制3种颜料粒子的Zeta电位比较困难，图像难于获得高对比度和光亮度。
子像素法是利用微胶囊技术对分别含有3种不同颜色颜料粒子(如红、绿和蓝)的电泳液进行封装，形成显示不同颜色的微胶囊。然后，以辐射同化材料为粘合剂，将一种颜色的微胶囊(如红色微胶囊)涂布在有电极板的基扳上，通过光掩膜对其进行选择性紫外光曝光同化，然后用可溶解辐射同化材料的溶剂将固化的辐射同化材料微胶囊清除，将红色微胶囊涂布在电极板特定的位置。重复以上步骤就可以使绿色和蓝色微胶囊规则地排列在电极板上，通过调节电极板之间的电压，从而实现彩色显示。虽然可以获得较好的显示效果，但微胶囊涂布工艺比较复杂，需要经过反复曝光、溶剂浸泡，对微胶囊有很大损伤，且良率低。
美国专利申请US 20030021005公开了带有彩膜的电泳显示器，这种技术虽然能够实现彩色化，但是降低了显示器的光反射率，影响了显示效果。
现有技术中，通过在微胶囊上铺覆彩膜的技术手段，虽然能实现彩色化，但经过彩膜和微胶囊时，光进入、反射出，需两次透过、两次穿出，即要通过四层膜，因此光损失较大，光反射率降低至35％，甚至降低到20％。当光线弱时，明暗对比度显著下降。
美国授权专利US 6583780公开了彩色微胶囊电泳显示器的实施方案，这种技术主要采用光刻蚀的手段，需反复多次进行刻蚀操作，工艺复杂，不易控制，可操作性不高，同时，刻蚀对微胶囊的损伤较大，难以保证微胶囊的质量和显示器的显示效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提高彩色微胶囊电泳显示的光反射率。
本发明提供一种制备彩色微胶囊电泳显示膜材的方法，通过分别制备不同单色微胶囊膜材，然后用粘合剂将各单色微胶囊膜材依次叠加粘合在一起，形成多个膜层单元，纵向裁切，得到彩色微胶囊电泳显示膜材。
在本发明的一个实施方案中，制备彩色微胶囊电泳显示膜材的方法包括如下步骤：
1)分别制备含有白色带电粒子的红色、绿色、蓝色和黑色的单色电泳分散液；
2)将得到的各单色电泳分散液分别包裹成单色微胶囊显示粒子；例如，可以采用复凝聚法或原位聚合法实现上述包裹；
3)将胶粘剂分别与各单色微胶囊显示粒子混合，分别制备各单色微胶囊电泳显示膜材；
4)采用粘合剂将不同单色微胶囊电泳显示膜材按颜色依次叠加粘合在一起，形成多个膜层单元，纵向裁切，形成彩色微胶囊电泳显示膜材。
步骤2)中复凝聚法是指以两种带相反电荷的壁材物质做包埋物，芯材分散于其中后，通过改变体系的pH值、温度或水溶液浓度，使两壁材相互作用形成一种复合物，导致溶解度下降而凝聚析出形成微胶囊。
步骤2)中原位聚合法是指在碱性条件下尿素和甲醛分子间脱水形成溶于水的预聚体，然后将电泳液在预聚体中乳化分散，调节溶液pH至酸性，预聚体分子间进一步脱去小分子(水等)，形成交联立体网状结构的非水溶性缩聚物，并包裹囊心形成微胶囊。
步骤3)中制得的各单色微胶囊电泳显示膜材中，微胶囊排列规则，膜材的厚度越薄越好，优选的厚度为1-3个微胶囊粒径，更优选的厚度为1个微胶囊粒径。
步骤4)中，对不同单色微胶囊电泳显示膜材按颜色依次叠加粘合、纵向裁切后，断面按规律顺次呈现不同颜色，能实现微胶囊电泳显示的彩色化。另外，纵向裁切可以使断面规整，达到对位精准的技术效果。
所述胶粘剂可以选自水溶性醇酸树脂、水溶性环氧酯树脂和丙烯酸烷基酯共聚分散乳液中的一种。
所述粘合剂可以选择水性粘合剂或溶剂型粘合剂，包括但不限于，丙烯酸树脂类(如丙烯酸甲酯)、水性聚氨酯类、醋酸乙烯树脂类或环氧树脂类粘合剂。
所述纵向裁切的尺寸为1-10个微胶囊粒径；优选地，所述纵向裁切的尺寸为1-5个微胶囊粒径；更优选地，所述纵向裁切的尺寸为1-3个微胶囊粒径。
所述微胶囊的粒径为10-100μm；优选地，所述微胶囊的粒径为20-50μm；更优选地，所述微胶囊的粒径为20-30μm。
本发明还提供一种制备彩色微胶囊电泳显示器件的方法，该方法包括如下步骤：
1)分别制备含有白色带电粒子的红色、绿色、蓝色和黑色的单色电泳分散液；
2)将得到的各单色电泳分散液分别包裹成单色微胶囊显示粒子；
3)将胶粘剂分别与各单色微胶囊显示粒子混合，分别制备各单色微胶囊电泳显示膜材；
4)采用粘合剂将不同单色微胶囊电泳显示膜材按颜色依次叠加粘合在一起，形成多个膜层单元，例如，按蓝、绿、红、黑的颜色顺序叠加粘合作为一个膜层单元，然后纵向裁切，制成彩色微胶囊电泳显示膜材；
5)按照需要的尺寸规格幅面切割步骤4)制得的彩色微胶囊电泳显示膜材；
6)将切割后的彩色微胶囊电泳显示膜材贴合在驱动背板上制成彩色微胶囊电泳显示器件。
其中，所述胶粘剂选自水溶性醇酸树脂、水溶性环氧酯树脂和丙烯酸烷基酯共聚分散乳液中的一种。
所述粘合剂可以选自水性粘合剂或溶剂型粘合剂，包括但不限于，丙烯酸树脂类(如丙烯酸甲酯)、水性聚氨酯类、醋酸乙烯树脂类或环氧树脂类粘合剂。
所述纵向裁切的尺寸为1-10个微胶囊粒径；优选地，所述纵向裁切的尺寸为1-5个微胶囊粒径；更优选地，所述纵向裁切的尺寸为1-3个微胶囊粒径。
所述微胶囊的粒径为10-100μm；优选地，所述微胶囊的粒径为20-50μm；更优选地，所述微胶囊的粒径为20-30μm。
本发明的有益效果如下：
本发明首先分别制备不同单色微胶囊电泳显示膜材，然后将各单色膜材按照彩色显示的规格要求叠加粘合，通过纵向裁切的技术手段，达到了简单制备彩色微胶囊电泳显示膜材的技术效果。
本发明微胶囊粒子是白色的，电泳分散液是彩色的，因此光进入和反射出膜材时，只需透过两次，减少光损失，使膜材的颜色亮，明暗对比度高。因此，与光源相比，本发明的方法得到的彩色微胶囊膜材不会降低光反射率，或者降低的程度非常小，使显示效果得到改善；与铺覆彩膜的微胶囊相比，本发明的方法得到的彩色微胶囊膜材的光反射率会较之有很大提高；与光刻蚀的方法相比，本发明的方法工艺简单、可控，易操作，避免了光刻蚀过程中反复刻蚀操作对微胶囊的损伤。
由该方法制得的彩色微胶囊电泳显示膜材具有光反射率高、色彩对比度宽、颜色对位精准的优点。从而改善了现有彩膜微胶囊电泳显示器件的光反射率低、色彩对比度窄的问题，同时，在制备工艺方面具有工艺简单，可实现工业化生产。
附图说明
图1为单色微胶囊电泳显示膜材示意图；
图2为单色微胶囊电泳显示膜材贴合示意图；
图3为对贴合的多层单色微胶囊电泳显示膜材纵向裁切后形成的彩色微胶囊膜材示意图；即将贴合的单色微胶囊电泳显示膜材纵向裁切后旋转90°的示意图；
图4为含有彩色微胶囊电泳显示膜材的彩色微胶囊电泳显示器件示意图；
图中：1表示蓝色微胶囊显示粒子；2表示白色带点粒子；3表示红色微胶囊显示粒子；4表示绿色微胶囊显示粒子；5表示黑色微胶囊显示粒子；6表示粘合剂；M表示单色微胶囊电泳显示膜材的横向尺寸；N表示单色微胶囊电泳显示膜材的纵向膜层单元数；M和N均为大于1的整数。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1含有彩色微胶囊电泳显示膜材的显示器件的制备方法
1)制备聚苯乙烯包覆二氧化钛微球
取2.0g经甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧苯硅烷(MPS)改性的二氧化钛、50g无水乙醇、6g苯乙烯单体和0.2g过氧化苯甲酰(BPO)引发剂，在N2气氛中，于78℃磁力搅拌反应18h，将产物离心干燥后放入甲苯中回流，离心，反复多次，直至离心提取液在FIR中看不到聚苯己烯的特征吸收。
2)电子墨水微胶囊的制备
将0.8g聚苯二烯包覆二氧化钛微球和0.08g溶剂绿3分散于20mL四氯二烯和5mL二甲苯的混合溶剂中，于50℃下超声分散60min，得到电泳悬浮液。将30g电泳悬浮液分散于100g水解苯乙烯-马米酸酐共聚物(质量分数为3％)溶液中，保持体系温度55℃，搅拌速度为900r/min的状态下，加入质量分数为3％的等量明胶水溶液，通过加入质量分数为10％醋酸调节pH值到4.3，使之发生复凝聚反应，将体系温度降至10℃，加入质量分数为10％的戊二醛水溶液使明胶交联，继续搅拌10h得到含有白色带电粒子的绿色微胶囊显示粒子。微胶囊的粒径为25±1μm。
分别采用油溶红101、油溶蓝501和油溶黑601按上述同法制备含有白色带电粒子(二氧化钛粒子)的红色、蓝色和黑色的微胶囊显示粒子。
3)将胶粘剂水溶性醇酸树脂分别与各单色微胶囊显示粒子混合，分别得到各单色微胶囊电泳显示膜材，如图1所示；该膜材厚度为1个微胶囊粒径。
4)采用粘合剂丙烯酸甲酯将不同单色微胶囊电泳显示膜材按蓝、绿、红、黑的颜色顺序依次叠加粘合在一起，作为一个膜层单元，共形成N个膜层单元(如图2所示)，然后纵向裁切，纵向裁切的尺寸为3个微胶囊粒径，裁切后，得到彩色微胶囊电泳显示膜材(如图3所示)。
5)按照需要的尺寸规格幅面切割步骤4)制得的彩色微胶囊电泳显示膜材。
6)切割后的将彩色微胶囊电泳显示膜材粘附到含有电路装置的驱动背板上，贴上保护膜，得到彩色微胶囊电泳显示器(如图4所示)。
实施例2
1)采用聚乙烯醇对二氧化钛进行表面修饰
将100mg二氧化钛分散在溶有35mg聚乙烯醇的100ml水中，搅拌30min，然后向上述体系中加入500ml乙醇，过滤后的溶液缓慢滴加到1000ml四氯乙烯中，使得不溶解于四氯乙烯的聚乙烯醇慢慢包裹在二氧化钛表面形成修饰层，产物以沉淀形式析出。将0.8g聚乙烯醇包覆的二氧化钛微球和0.08g溶剂红149分散于20mL四氯乙烯和5mL二甲苯的混合溶剂中，于50℃下超声分散60min，得到电泳悬浮液。
2)电子墨水微胶囊的制备
取0.5g尿素溶解在1.4ml 37％甲醛水溶液中，加入三乙醇胺调节pH＝8.5，80℃下反应1h制得预聚体。另取25ml水，加入OP-10乳化剂48mg，十二烷基苯磺酸钠10mg，搅拌使其溶解，加入步骤1)制得的电泳悬浮液3ml，在室温下剧烈搅拌45min，制备成乳液后加入预聚体，用3％盐酸水溶液调节pH值为3.5，再70±5℃下反应3h。制得直径25±15μm红色微胶囊。
分别采用溶剂绿7、油溶蓝122和油溶黑601按上述同法制备含有白色带电粒子(二氧化钛粒子)的绿色、蓝色和黑色的微胶囊显示粒子。
3)将胶粘剂水溶性环氧酯树脂分别与各单色微胶囊显示粒子混合，分别得到各单色微胶囊电泳显示膜材；该膜材厚度为2个微胶囊粒径。
4)采用粘合剂水性聚氨酯将不同单色微胶囊电泳显示膜材按蓝、绿、红、黑的颜色顺序依次叠加粘合在一起作为一个膜层单元，形成多个膜层单元，然后纵向裁切，纵向裁切的尺寸为5个微胶囊粒径，裁切后，得到彩色微胶囊电泳显示膜材。
5)按照需要的尺寸规格幅面切割步骤4)制得的彩色微胶囊电泳显示膜材。
6)切割后的将彩色微胶囊电泳显示膜材粘附到含有电路装置的驱动背板上，贴上保护膜，得到彩色微胶囊电泳显示器。
实施例3
1)采用硬脂酸对二氧化钛进行表面修饰
将50g二氧化钛分散在200ml重量百分浓度为3％的硬脂酸的甲苯溶液中，在20min内边搅拌边加热至100℃，恒温1h，趁热过滤，并用正己烷反复洗涤，然后在50℃的干燥箱中干燥得到修饰后的二氧化钛微球。
2)电子墨水微胶囊的制备
将1.0g经表面修饰后的二氧化钛微球和0.1g油溶黑601分散于25mL四氯二烯和5mL二甲苯的混合溶剂中，于50℃下超声分散70min，得到电泳悬浮液。将30g电泳悬浮液分散于100g水解苯乙烯-马米酸酐共聚物(质量分数为3％)溶液中，保持体系温度60℃，搅拌速度为900r/min的状态下，加入质量分数为3％的等量明胶水溶液，通过加入质量分数为10％醋酸调节pH值到4.5，使之发生复凝聚反应，将体系温度降至10℃，加入质量分数为10％的戊二醛水溶液使明胶交联，继续搅拌12h得到含有白色带电粒子的黑色微胶囊显示粒子。微胶囊的粒径为30±10μm。
分别采用油溶红G、油溶蓝59和油溶绿402按上述同法制备含有白色带电粒子(二氧化钛粒子)的红色、蓝色和绿色的微胶囊显示粒子。
3)将胶粘剂丙烯酸烷基酯共聚分散乳液分别与各单色微胶囊显示粒子混合，分别得到各单色微胶囊电泳显示膜材；该膜材厚度为3个微胶囊粒径。
4)采用粘合剂醋酸乙烯树脂将不同单色微胶囊电泳显示膜材按蓝、绿、红、黑的颜色顺序依次叠加粘合在一起作为一个膜层单元，形成多个膜层单元，然后纵向裁切，纵向裁切的尺寸为3个微胶囊粒径，裁切后，得到彩色微胶囊电泳显示膜材。
5)按照需要的尺寸规格幅面切割步骤4)制得的彩色微胶囊电泳显示膜材。
6)切割后的将彩色微胶囊电泳显示膜材粘附到含有电路装置的驱动背板上，贴上保护膜，得到彩色微胶囊电泳显示器。

Claims (9)

1.一种制备彩色微胶囊电泳显示器件的方法，其特征在于，
(1)制备彩色微胶囊电泳显示膜材，包括如下步骤：
1)分别制备含有白色带电粒子的红色、绿色、蓝色和黑色的单色电泳分散液；
2)将得到的各单色电泳分散液分别包裹成单色微胶囊显示粒子；
3)将胶粘剂分别与各单色微胶囊显示粒子混合，分别制备各单色微胶囊电泳显示膜材；
4)采用粘合剂将不同单色微胶囊电泳显示膜材按颜色依次叠加粘合在一起，形成多个膜层单元，纵向裁切后旋转90°，形成彩色微胶囊电泳显示膜材；
(2)按照需要的尺寸规格幅面切割所述彩色微胶囊电泳显示膜材；将纵向裁切后旋转90°后的任一平面贴合在驱动背板上制成彩色微胶囊电泳显示器件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶粘剂选自水溶性醇酸树脂、水溶性环氧酯树脂和丙烯酸烷基酯共聚分散乳液中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂选自丙烯酸树脂类、水性聚氨酯类、醋酸乙烯树脂类或环氧树脂类粘合剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纵向裁切的尺寸为1-10个微胶囊粒径。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纵向裁切的尺寸为1-5个微胶囊粒径。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述纵向裁切的尺寸为1-3个微胶囊粒径。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微胶囊的粒径为10-100μm。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微胶囊的粒径为20-50μm。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述微胶囊的粒径为20-30μm。
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