CN105700265A - 具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法 - Google Patents

具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105700265A
CN105700265A CN201610179449.8A CN201610179449A CN105700265A CN 105700265 A CN105700265 A CN 105700265A CN 201610179449 A CN201610179449 A CN 201610179449A CN 105700265 A CN105700265 A CN 105700265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
electric field
electrophoretic display
particle
photonic crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610179449.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105700265B (zh
Inventor
马思
孙爱华
储成义
唐小兵
张建飞
郭建军
许高杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Original Assignee
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS filed Critical Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority to CN201610179449.8A priority Critical patent/CN105700265B/zh
Publication of CN105700265A publication Critical patent/CN105700265A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105700265B publication Critical patent/CN105700265B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，包括电泳显示粒子的制备、电泳显示液的制备、微胶囊的制备及显示器的制备。本发明以单分散纳米粒子替代颜料粒子，在不同的电压下，可以实现单一粒子的多种显色，且显色效果明显；进一步利用微胶囊化来解决单分散纳米粒子在保存过程中的团聚和沉降问题，并通过将微胶囊“印刷”或者涂布到柔性基底上，达到柔性彩色显示的效果，具有重要的应用价值。

Description

具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法
技术领域
本发明涉及电泳显示技术领域，尤其是一种具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法。
背景技术
电子墨水显示，即微胶囊化电泳显示技术(Microencapsulatedelectrophoreticdisplay)，是由麻省理工学院(MIT)媒体实验室于1997年提出的。它是一种物理、化学、电子学多学科协作开发的非发光型的新型电泳显示(ElectrophoreticDisplay)材料技术。它利用胶体化学中的电泳原理，把带正、负电荷的特定的颜料(如黑与白)固体颗粒稳定地分散在含染料的非水分散体系中，使分散相与分散介质呈强烈反差，然后在电场作用下，带电颜料粒子移动到电极表面上而显示出特定颜色。电子墨水微胶囊抑制了电泳粒子在大于胶囊尺度范围内的团聚、沉积，提高了电泳显示液的稳定性，延长了使用寿命。电子墨水显示具有对比度大、宽视角、低能耗与柔性显示等优点，不过，电子墨水的不足之处在于它的较低的色彩表现效果，即难以表现各种颜色，因为粒子的颜色已经被设定为特定的颜色。
为了根本克服电泳显示器的上述问题，有人已提出各种方法，例如，利用电场响应光子晶体的原理的方法。
自然界中的光子晶体的典型例子很多，比如蝴蝶翅膀、甲虫壳等等，它们是光子晶体中的结构色。结构色的产生是由于光子晶体中光子禁带的存在。当带隙的范围落在可见光范围内(380-780nm)，特定频率的可见光将不能透过该晶体。这些不能传播的光将被光子晶体反射，在具有周期性结构的晶体表面形成相干衍射。这些很窄波段的光被眼睛所感知，就产生绚丽的结构色。不同于存在于自然界的现有光子晶体只反射特定波长的光线，人工合成的光子晶体可利用不同外界刺激任意改变它的结晶结构。
有很多外界刺激可以驱动光子晶体光学特性的变化，包括温度、化学试剂、机械力、光、电场和磁场等，其中，电场易于实现小型化，易于集成，实现区域精确控制且器件相互不受干扰，故而电场响应光子晶体在反射型彩色显示方面具有独特的优点。
发明内容
本发明提供了一种具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，利用微胶囊化来解决单分散纳米粒子在保存过程中的团聚和沉降问题，制备得到的彩色电泳显示器可以达到柔性彩色显示的效果，并且在不同的电压作用下，可以实现单一粒子的多种显色，具有重要的应用价值。
一种具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备电泳显示粒子：对单分散纳米粒子进行有机改性得到电泳显示粒子；
所述的单分散纳米粒子选自Fe3O4、Fe3O4SiO2、SiO2TiO2或Fe3O4C；
(2)制备电泳显示液：将分散稳定剂、电泳分散介质混合，再加入步骤(1)制备的电泳显示粒子和电荷控制剂，超声分散均匀后，得到电泳显示液；
(3)制备微胶囊：经一步原位聚合法或复凝胶法，将步骤(2)得到的电泳显示液制备成微胶囊；
(4)制备显示器：将步骤(3)制备的微胶囊涂布到柔性基底上，在柔性基底的上、下表面分别辅以透明电极，得到所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
本发明将经过有机改性的电泳显示粒子分散在包含电荷控制剂和分散稳定剂的电泳分散介质中，使其表面带电荷，能在电场作用下发生电泳运动并且稳定分散，从而得到电泳显示液，再将电泳显示液经原位聚合或复凝聚包覆成微胶囊，这样可以防止电泳显示粒子的团聚和沉降。
所述的有机改性过程：
第一步，在单分散纳米粒子表面接枝官能团，使其表面带有高活性的有机基团；第二步，该有机基团在加热和化学反应下，产生碳阳离子和碳阴离子，再在树脂单体和引发剂AIBN的作用下，发生聚合反应。
所述的树脂选自丙烯酸类树脂，如PMMA、PLMA、PDMAEMA、PHEA等，该树脂可以为单一的均聚物或共聚物，如PLMA-b-PDMAEMA共聚物。
作为优选，步骤(1)中，Fe3O4SiO2经有机改性后得到Fe3O4SiO2PMMA复合粒子；
SiO2TiO2经有机改性后得到SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子；
Fe3O4C经有机改性后得到Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子。
Fe3O4SiO2的有机改性过程，即Fe3O4SiO2PMMA复合粒子的制备流程如下：将Fe3O4SiO2均匀分散在含表面改性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和引发剂AIBN的介质乙醇中，搅拌下加入反应单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并且通入N2并始终保持N2气氛，60～70℃下反应20h后，经后处理得到Fe3O4SiO2PMMA复合粒子；
所述粒子Fe3O4SiO2与介质乙醇的质量比为1：(50～200)；
所述的粒子Fe3O4SiO2、表面改性剂PVP、引发剂AIBN、反应单体MMA的质量比为1：(0.1～1)：(0.1～1)：(4～12)。
SiO2TiO2的有机改性过程，即SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子的制备流程如下：
将SiO2TiO2均匀分散在含表面改性剂MPS的介质甲醇与水的混合溶液中，机械搅拌下，升温至50～70℃，反应1～3h，经后处理得到硅烷MPS改性后的SiO2TiO2粒子；将表面接枝改性后的SiO2TiO2粒子均匀分散在含引发剂AIBN的介质甲苯中，搅拌下加入反应单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)，并且通入N2并始终保持N2气氛，60～70℃下反应24h后，经后处理得到SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子；
所述的粒子SiO2TiO2、甲醇和水的混合溶液的质量比为1：(1～100)；
所述的粒子SiO2TiO2、表面改性剂MPS、引发剂AIBN、反应单体LMA的质量比为1：(0.1～1)：(0.1～1)：(4～10)。
Fe3O4C的有机改性过程，即Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子的制备流程如下：
(1)PLMA的制备：将混合物M、反应单体LMA完全溶解在甲苯中，搅拌1h后加入2-溴异丁烯酸乙酯，在搅拌条件下升温至90℃，反应10～20h，经后处理得聚合物PLMA；
(2)嵌段共聚物PLMA-b-PDMAEMA的制备：将混合物M、PLMA、反应单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)完全溶解在甲苯中，搅拌1h后升温至90℃，反应20～30h，经后处理得嵌段共聚物PLMA-b-PDMAEMA；
(3)将Fe3O4C粒子用盐酸酸化，然后取酸化后的Fe3O4C、嵌段共聚物PLMA-b-PDMAEMA倒入邻二氯苯中，超声处理1～5h，再经后处理后即得Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子；
所述(1)中混合物M选自氯化亚铜(CuCl)、氯化铜(CuCl2)、4,4′-二壬基-2,2′-联吡啶(dNbpy)中的至少一种，M在甲苯中的浓度为0.2％～3％；
所述(1)中单体LMA与引发剂2-溴异丁烯酸乙酯的质量比为1：(0.1～1)；
所述(2)中PLMA与单体DMAEMA的质量比为1：(1～3)；
所述(3)中Fe3O4C与PLMA-b-PDMAEMA复合粒子的质量比为1：(1～10)。
进一步给出本发明中所采用的单分散纳米粒子的制备方法：
Fe3O4的合成方法为：Fe3O4胶体粒子用溶剂热法合成；Fe3O4具有独特的超顺磁性及粒子之间的偶极作用。
Fe3O4SiO2的合成方法为：Fe3O4纳米粒子用溶剂热法合成，用Stober法在Fe3O4上包覆SiO2形成核壳结构；Fe3O4SiO2粒子具有高的光学对比，在有机溶剂中具有高的电泳率。
SiO2TiO2的合成方法为：SiO2纳米粒子用Stober法合成，用溶胶-凝胶法或反胶束法在SiO2上包覆TiO2形成核壳结构；SiO2TiO2粒子中SiO2单分散胶体颗粒容易制备且粒径大小可控，TiO2壳层具有高的介电常数和折射指数。
Fe3O4C的合成方法为：Fe3O4胶体粒子用溶剂热法合成，再经过氧化氢溶剂热法在Fe3O4上包覆C形成核壳结构；Fe3O4C粒子有更宽的光谱移动范围，更低的响应电压。
作为优选，步骤(1)中，所述的单分散纳米粒子的粒径为60～200nm。
作为优选，步骤(2)中，所述的分散稳定剂选自聚山梨醇酯、失水山梨醇脂肪酸酯，如Span60、Span20、Tween60、Tween20等。
所述的电泳分散介质可以是单一的有机溶剂，包括芳香烃、非极性烷烃、卤代烃、环烷烃等，如四氯乙烯、甲苯、环己烷、正己烷；也可以是混合溶剂，如四氯乙烯与甲苯的复配液、四氯乙烯与环己烷的复配液。
所述的电荷控制剂可以是有机硫酸盐、有机磺酸盐、共聚物或有机酰胺等，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸铵或聚异丁烯丁二酰亚胺。
所述的分散稳定剂、电泳显示粒子和电荷控制剂的质量比为(1～6):20:(1～10)，电泳显示液与电泳显示粒子的质量比为(1～100):1。
作为优选，步骤(3)中，一步原位聚合法的具体步骤为：
将壁材A溶于水中，得到水相，将电泳显示液与水相混合，500～1000rpm搅拌下乳化0.5～2h后，再加入甲醛，50～70℃下反应4～12h后，经后处理得到微胶囊；
所述的壁材A选自尿素、间苯二酚、氯化铵、氯化钠中的至少一种，水相中壁材A的质量百分比浓度为0.25％～5％；
所述电泳显示液与水相的体积比为2/30～2/15；
所述甲醛与壁材A的摩尔比为1.5～2.0。
所述的后处理包括抽滤、干燥、筛分处理，经筛分后控制微胶囊的粒径尺寸在10～200μm。
进一步优选，加入甲醛后，以0.5～2℃/min的升温速率缓慢升温到50～70℃，缓慢升温的作用增强了良好阻隔性能的球形微胶囊的制备，快速升温导致壁材的利用率下降，即微胶囊包覆缺陷
采用一步原位聚合法制备的微胶囊，囊壁包覆的严密性高、光学透明。
作为优选，步骤(3)中，复凝胶法的具体步骤为：
配制壁材B水溶液，将电泳显示液与壁材B水溶液混合，调节溶液的pH至3～6，经复凝聚反应后；再将体系降温至0～15℃，经交联固化后再调节pH至7.5～12，最后升温到30～60℃反应1～5h即可；
所述的壁材B选自明胶、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、十二烷基硫酸钠中的至少一种，壁材B水溶液的质量百分比浓度为0.1％～10％；
电泳显示液与壁材B水溶液的体积比为1/15～1/3。
作为优选，交联固化的具体过程是加入交联剂浓度为37％的甲醛使之交联固化。
将交联固化后得到包覆完整的微胶囊，筛选出粒径尺寸为10～100μm的微胶囊。
复凝胶法是通过调节体系pH值，使明胶与阿拉伯胶和羧甲基纤维素钠发生复凝聚反应，通过改变羧甲基纤维素钠与阿拉伯胶的质量比和搅拌速率可以制备出稳定、粒径分布均匀、密封、光学透明的圆形电子墨水微胶囊。
微胶囊合成方法使微胶囊囊壁的机械强度有了很大提高，满足了后期制作工艺的需要。且微胶囊以固体颗粒形式存在，故可以将其“印刷”或者涂布到柔性基底上，再辅以两层透明的电极，就可以实现柔性显示。
作为优选，步骤(4)中，所述的柔性基底可以选自有机导电高分子膜系、氧化物膜系、金属膜系等，如PET透明导电高分子薄膜、PEDOT透明导电高分子薄膜、铟锡氧化物薄膜、氧化锌透明导电薄膜、TiO2纳晶多孔薄膜、Mo-Al2O3金属陶瓷薄膜或铜铟硒薄膜。
所述的透明电极选自透明导电氧化物、金属纳米结构、碳纳米管、导电高分子、复合材料等，如铟锡氧化物(ITO)电极，钛氧化物(TiO2)电极、Cu纳米纤维电极、碳纳米管电极、聚苯胺电极或者银纳米线(AgNWs)/石墨烯复合透明电极。
根据上述方法制备得到了具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。本发明还公开了所述的彩色电泳显示器的显示方法，在彩色电泳显示器的电极上施加外加电压，所述的外加电场电压为0.1～15V。
将微胶囊置于电场下，用显微镜观察，微胶囊内粒子由于自身带有电荷，粒子之间的间距通过以下三者之间的相互作用保持在特定范围内：粒子之间的范德华力、粒子带电荷在电场下的作用力以及带电荷粒子之间的静电排斥力。在外加电场的作用下，发生有序排列而组装成光子晶体，进而引起反射波长的变化，即产生明显的变色效果；如果将其“印刷”或者涂布到柔性基底上，再辅以两层透明的电极，就可以实现电子墨水柔性显示、色彩变化的显示效果。
当外加电场强度低于5V时，微胶囊内的显示粒子排列比较疏松，粒子间距比较大，与之匹配的波长较长的光被反射，这时表现为长波长光的反射，如红光。当外加电场强度高于10V，微胶囊内的显示粒子排列紧密，粒子间距减小，与之匹配的波长较短的光被反射，这时表现为短波长光的反射，如蓝光。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明以单分散纳米粒子替代颜料粒子，在不同的电压下，可以实现单一粒子的多种显色，且显色效果明显；
本发明利用微胶囊化来解决单分散纳米粒子在保存过程中的团聚和沉降问题，并通过将微胶囊涂布到柔性基底上，达到柔性彩色显示的效果，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为本发明制备的微胶囊的结构示意图，图中，外层为圆形的囊壁，内部的黑色球形代表电泳显示粒子；
图2为本发明制备的微胶囊内电池显示粒子的核壳结构示意图；
图3为实施例1制备的微胶囊的OM和SEM图；
图4为本发明制备的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的结构示意图，图中1-透明基板，2-薄膜晶体管阵列层，3-共通电极层，4-微胶囊；
图5为实施例1制备的彩色电泳显示器在不加电场(左图)及施加电场(右图)下的显示装置示意图；
图6为实施例1制备的彩色电泳显示器在不同电场强度的显示装置示意图；图中(a)、(b)、(c)、(d)所在电场强度分别为0V、0.1～5V、2～10V和6～15V。
具体实施方式
下面通过具体实施例对上述的发明进行详细阐述。
实施例1
步骤一：粒径150±10nm的电泳显示粒子Fe3O4SiO2的制备：首先，制备Fe3O4粒子，具体为：
(1)在常温常压下将6.36g二水合柠檬酸三钠溶于400mL乙二醇中，搅拌，得到澄清溶液，记为溶液A；
(2)将16.38g氯化高铁溶于200mL乙二醇中，得到澄清溶液，记为溶液B；
(3)将质量比为1:0.5的无水乙酸钠(30g)和去离子水(15g)加入溶液A中，搅拌至完全溶解得到溶液C；
(4)然后将溶液B加入溶液C中，搅拌使其充分混合得到棕黑色澄清溶液D；
(5)将该棕黑色澄清溶液D放置于容积为1L的高温高压反应釜中，设置温度为200℃，并在该温度下反应10h。
(6)待反应结束后将得到的混合溶液进行磁力分离，将得到的黑色固体分别用去离子水和无水乙醇清洗数次，即可得到所需样品。
通过调节步骤(3)中无水乙酸钠和去离子水的质量比，可以得到不同粒径的Fe3O4颗粒。
核壳结构的Fe3O4SiO2粒子的制备参考了Stober法并进行了改进，具体为：
(1)取0.3g制备好的Fe3O4粒子超声分散于50mL去离子水中，得到溶液A；
(2)取1.2mLTEOS加入80mL无水乙醇中，搅拌均匀，得溶液B；
(3)在温度为50℃、机械搅拌速度为400rpm条件下，将上述分散液A、6mL氨水、520mL无水乙醇置于1000mL三口烧瓶中混合均匀，得到溶液C；
(4)用蠕动泵将溶液B泵入溶液C中，继续反应4h，得到溶液D；
(5)待反应结束后将得到的混合溶液进行磁力分离，将得到的固体用去离子水和无水乙醇分别清洗数次，即可得到Fe3O4SiO2粒子。
通过调节第二步中TEOS的量，可以得到不同SiO2层厚度的Fe3O4SiO2粒子。
步骤二：Fe3O4SiO2的有机改性过程，即Fe3O4SiO2PMMA复合粒子的制备工艺。
称取Fe3O4SiO22.02g，PVP0.67g和偶氮二异丁腈(AIBN)0.7145g，一起加入120mL乙醇中，超声20min并适当加热保证Fe3O4SiO2良好分散以及AIBN完全溶解。然后将悬浮液倒入装有冷凝管和温度计的四口烧瓶中，量取MMA8.0mL加入烧瓶中。通入N2并始终保持N2气氛，机械搅拌下，62℃下反应20h。反应过程中，得到浆液，在浆液中加入100mL热水以保持其流动性，然后减压抽滤。对所得滤饼使用甲苯和无水乙醇分别清洗3次，以除去残留的游离聚合物，然后在40℃下干燥12h，得到PMMA改性过的Fe3O4SiO2粒子。
步骤三：将1gFe3O4SiO2PMMA复合粒子分散在10ml四氯乙烯中，再加入0.2gSpan60和0.1g十二烷基苯磺酸钙，即得到电泳显示液；一步原位聚合法的具体过程如下：
将0.3g羧甲纤维素钠(NaCMC)加入到150g去离子水中，溶解后加入2.5g尿素、0.25g间苯二酚、2gNH4Cl、3.75gNaCl并使其完全溶解，用0.1M的HCl溶液调节PH值至3.5，作为制备微胶囊的水相。将水相加入到三口烧瓶中，在600rpm的搅拌调节下，加入上述电泳显示液，乳化1h。用蠕动泵将6.3g浓度为37％的甲醛泵入三口烧瓶中，再将搅拌转速降低至250rpm,然后开始缓慢升温至55℃，恒温反应4h。反应得到的悬浮液用去离子水洗几次后进行减压抽滤，60℃下干燥10h，得到的粉体用标准筛80～900目筛分，筛选出中值尺寸为50μm处的粒径尺寸为10～200μm的微胶囊。
步骤四：将粒径尺寸为10～200μm的微胶囊涂布到PET透明导电高分子薄膜基底上，再辅以两层透明的氧化铟锡(ITO)导电薄膜电极，即得具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
当施加的电压为0.5V时，在垂直于电极方向上所获得的反射光为红光；而当所施加的电压为0.8V时，在垂直于电极方向上所获得的反射光为绿光；当所施加的电压为2.4V时，在垂直于电极方向上所获得的反射光为蓝光。这样通过施加0.1～15V范围内的电压就可获得从红色到蓝色范围内连续变化的光，即可以实现柔性彩色显示。
实施例2
步骤一：粒径不同的电泳显示粒子SiO2TiO2的具体制备过程。
SiO2粒子的制备：
(1)在温度为50℃、机械搅拌速度为400rpm条件下，将8mL氨水、5mL水、147mL无水乙醇置于500mL三口烧瓶中混合均匀，得到溶液A；
(2)用蠕动泵将7.2mL正硅酸四乙酯泵入溶液A中，继续反应4h，得到溶液B；
(3)将38mL无水乙醇加入到溶液B中，继续搅拌10min，得到溶液C。
核壳结构SiO2TiO2粒子的制备：
(1)取100mL上述溶液C置于250mL三口烧瓶中；
(2)在400rpm搅拌速度下，用蠕动泵将钛酸异丙酯和无水乙醇的混合溶液匀速滴入上述100mL溶液C中(pH＝11，T＝50℃)，用时4h，搅拌1h后陈化2h；
(3)离心分离，用乙醇和去离子水交替洗涤得到的SiO2TiO2颗粒，烘干待用。
步骤二：SiO2TiO2的有机改性过程，即SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子的制备工艺。
(1)将80g甲醇与20g去离子水加入到250mL三口烧瓶中，在机械搅拌下加入硅烷偶联剂MPS，15min后加入2gSiO2TiO2粒子，水浴控温70℃，反应1h，将得到的混合溶液经离心/重分散在甲醇中除去多余的MPS，再进行干燥处理，得到硅烷MPS改性后的SiO2TiO2粒子。
(2)取1g上述硅烷化后的SiO2TiO2粒子，5g甲基丙烯酸月桂酯(LMA)加入到30mL甲苯中，超声分散20min待SiO2TiO2均匀分散。然后将悬浮液倒入装有冷凝管和搅拌棒的三口烧瓶中，350rpm搅拌速度下缓慢加热至65℃，将完全溶解在10mL甲苯中的引发剂AIBN混合溶液加入三口烧瓶，通入N2并始终保持N2气氛，机械搅拌下，65℃下反应24h，反应后得到浆液，数次在甲苯中离心/重分散，即可得到SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子。
步骤三：将1gSiO2TiO2-b-PLMA复合粒子分散在10ml四氯乙烯中，再加入0.2gSpan20和0.1g十二烷基苯磺酸钙，即得到电泳显示液；一步原位聚合法的具体过程同实施例1。
步骤四：将粒径尺寸为10～100μm的微胶囊涂布到PEDOT透明导电高分子薄膜基底上，再辅以两层透明的氧化铟锡(ITO)导电薄膜电极，即得具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
实施例3
步骤一：粒径170±25nm的电泳显示粒子Fe3O4C的具体制备过程Fe3O4粒子的制备：(同实施例1)
Fe3O4C粒子的制备：
(1)在常温常压下将0.3g二茂铁溶于30mL丙酮中，搅拌1h,然后进行超声处理；
(2)用蠕动泵将1mL过氧化氢(30％)泵入溶液中，超声处理后，搅拌2h；
(3)将溶液置于高温高压反应釜中，设置温度为210℃，并在该温度下反应30h；
(4)待反应结束后将得到的混合溶液进行磁力分离，将得到的固体用去离子水和无水乙醇清洗数次，即可得到所制备的样品。
通过调节加入的过氧化氢的量可以得到不同粒径的Fe3O4C粒子。
步骤二：Fe3O4C的有机改性过程，即Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子的制备工艺：
(1)PLMA的制备。取27mg氯化亚铜(CuCl)、3.6mg氯化铜(CuCl2)、242mg4,4′-二壬基-2,2′-联吡啶(dNbpy)、12.5g甲基丙烯酸月桂酯(LMA)加入到14mL甲苯中，待完全溶解后倒入装有搅拌棒的Schlenk瓶，室温搅拌1h。然后加入2-溴异丁烯酸乙酯，在油浴90℃下，反应16h。反应得到的浆液溶解在四氢呋喃中，过中性氧化铝柱，再在甲醇中沉淀出来，得到的滤饼经真空烘干即得到PLMA。
(2)嵌段共聚物PLMA-b-PDMAEMA的制备。取0.7mg氯化铜(CuCl2)、1.55g上述PLMA、45mg4,4′-二壬基-2,2′-联吡啶(dNbpy)、3.15g甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)加入到3.5mL甲苯中，待完全溶解后倒入装有搅拌棒的Schlenk瓶，室温搅拌1h。然后加入5mg氯化亚铜(CuCl)，在油浴90℃下，反应24h。反应得到的浆液溶解在四氢呋喃中，过中性氧化铝柱，再在甲醇中沉淀出来，得到的滤饼经真空烘干即得到PLMA-b-PDMAEMA。
(3)取1gPLMA-b-PDMAEMA和0.5gFe3O4C加入到50mL邻二氯苯中，超声分散5h，再在邻二氯苯中沉淀/重分散数次，即可得到Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子。
步骤三：将0.5gFe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子分散在10ml四氯乙烯中，再加入0.2gTween20和0.1g十二烷基苯磺酸钠，即得到电泳显示液；一步原位聚合法的具体过程同实施例1。
步骤四：将粒径尺寸为10～200μm的微胶囊涂布到苏打玻璃基底上，再辅以两层透明的钛氧化物(TiO2)电极面板，即得具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
实施例4
步骤一：粒径150±10nm的电泳显示粒子Fe3O4SiO2的具体制备过程(同实施例1)。
步骤二：Fe3O4SiO2的有机改性过程，即Fe3O4SiO2PMMA复合粒子的制备工艺(同实施例1)。
步骤三：将1gFe3O4SiO2PMMA复合粒子分散在10ml四氯乙烯中，再加入0.2gSpan60和0.1g十二烷基硫酸铵，即得到电泳显示液；复凝聚法的具体过程如下：
将阿拉伯胶加入去离子水中，磁力搅拌30min使其完全溶解，然后在磁力搅拌状态下加入明胶，待完全溶解后倒入装有搅拌棒的三口烧瓶中。调节搅拌转速至400rpm并始终保持，将电泳显示液加入上述明胶-阿拉伯胶的水溶液，搅拌状态下乳化30min，制得O/W型乳液；将HCl酸加入O/W型乳液中，调节pH至4.4，复凝聚反应后降温至10℃，加入交联剂甲醛(37％)，继续搅拌2h；加入羧甲基纤维素钠，然后加入NaOH碱液调节pH至8，升温至50℃反应2h，反应后得到的混合溶液用去离子水洗数次，即可得到电子墨水微胶囊。
步骤四：将粒径尺寸为10～100μm的微胶囊涂布到铟锡氧化物薄膜(ITO)基底上，再辅以两层透明的碳纳米管薄膜电极，即得具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
实施例5
步骤一：粒径不同的电泳显示粒子SiO2TiO2的具体制备过程(同实施例2)。
步骤二：SiO2TiO2的有机改性过程，即SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子的制备工艺(同实施例2)。
步骤三：将1gSiO2TiO2-b-PLMA复合粒子分散在10ml四氯乙烯中，再加入0.2gSpan20和0.1g十二烷基硫酸铵，即得到电泳显示液；复凝聚法的具体过程同实施例4。
步骤四：将粒径尺寸为10～100μm的微胶囊涂布到氧化锌透明导电薄膜(AZO)基底上，再辅以两层的聚苯胺透明导电薄膜电极，即得具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
实施例6
步骤一：粒径170±25nm的电泳显示粒子Fe3O4C的具体制备过程(同实施例3)
步骤二：Fe3O4C的有机改性过程，即Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子的制备工艺(同实施例3)
步骤三：将1gFe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子分散在10ml四氯乙烯中，再加入0.2gTween20和0.1g十二烷基苯磺酸钠，即得到电泳显示液；复凝聚法的具体过程同实施例4
步骤四：将粒径尺寸为10～80μm的微胶囊涂布到玻璃基底上，再辅以两层透明的铟锡氧化物(ITO)电极面板，即得具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。

Claims (9)

1.一种具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备电泳显示粒子：对单分散纳米粒子进行有机改性，得到电泳显示粒子；
所述的单分散纳米粒子选自Fe3O4、Fe3O4SiO2、SiO2TiO2或Fe3O4C；
(2)制备电泳显示液：将分散稳定剂、电泳分散介质混合，再加入步骤(1)制备的电泳显示粒子和电荷控制剂，超声分散均匀后，得到电泳显示液；
(3)制备微胶囊：经一步原位聚合法或复凝胶法，将步骤(2)得到的电泳显示液制备成微胶囊；
(4)制备显示器：将步骤(3)制备的微胶囊涂布到柔性基底上，在柔性基底的上、下表面分别辅以透明电极，得到所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
2.根据权利要求1所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Fe3O4SiO2经有机改性后得到Fe3O4SiO2PMMA复合粒子；
SiO2TiO2经有机改性后得到SiO2TiO2-b-PLMA复合粒子；
Fe3O4C经有机改性后得到Fe3O4CPLMA-b-PDMAEMA复合粒子。
3.根据权利要求2所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的单分散纳米粒子的粒径为60～200nm。
4.根据权利要求1所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，
所述的分散稳定剂选自聚山梨醇酯、失水山梨醇脂肪酸酯；
所述的电泳分散介质选自四氯乙烯、甲苯、环己烷、正己烷，或者是四氯乙烯与甲苯的复配液、四氯乙烯与环己烷的复配液；
所述的电荷控制剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸铵或聚异丁烯丁二酰亚胺；
所述的分散稳定剂、电泳显示粒子和电荷控制剂的质量比为(1～6):20:(1～10)，电泳显示液与电泳显示粒子的质量比为(1～100):1。
5.根据权利要求1所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，一步原位聚合法的具体步骤为：
将壁材A溶于水中，得到水相，将电泳显示液与水相混合，500～1000rpm搅拌下乳化0.5～2h后，再加入甲醛，50～70℃下反应4～12h后，经后处理得到微胶囊；
所述的壁材A选自尿素、间苯二酚、氯化铵、氯化钠中的至少一种，水相中壁材A的质量百分比浓度为0.25％～5％；
所述电泳显示液与水相的体积比为2/30～2/15；
所述甲醛与壁材A的摩尔比为1.5～2.0。
6.根据权利要求1所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，复凝胶法的具体步骤为：
配制壁材B水溶液，将电泳显示液与壁材B水溶液混合，调节溶液的pH至3～6，经复凝聚反应后；再将体系降温至0～15℃，经交联固化后再调节pH至7.5～12，最后升温到30～60℃反应1～5h即可；
所述的壁材B选自明胶、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、十二烷基硫酸钠中的至少一种，壁材B水溶液的质量百分比浓度为0.1％～10％；
电泳显示液与壁材B水溶液的体积比为1/15～1/3。
7.根据权利要求1所述的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的柔性基底选自PET透明导电高分子薄膜、PEDOT透明导电高分子薄膜、铟锡氧化物薄膜、氧化锌透明导电薄膜、TiO2纳晶多孔薄膜、Mo-Al2O3金属陶瓷薄膜或铜铟硒薄膜；
所述的透明电极选自铟锡氧化物电极，钛氧化物电极、Cu纳米纤维电极、碳纳米管电极、聚苯胺电极或银纳米线/石墨烯复合透明电极。
8.一种根据权利要求1所述的方法制备的具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器。
9.一种根据权利要求8所述的彩色电泳显示器的显示方法，其特征在于，在彩色电泳显示器的电极上施加外加电压，所述的外加电场电压为0.1～15V。
CN201610179449.8A 2016-03-25 2016-03-25 具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法 Active CN105700265B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610179449.8A CN105700265B (zh) 2016-03-25 2016-03-25 具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610179449.8A CN105700265B (zh) 2016-03-25 2016-03-25 具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105700265A true CN105700265A (zh) 2016-06-22
CN105700265B CN105700265B (zh) 2019-04-02

Family

ID=56232927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610179449.8A Active CN105700265B (zh) 2016-03-25 2016-03-25 具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105700265B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106423000A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 武汉纺织大学 一种核壳TiO2‑SiO2微球自组装结构色薄膜的制备方法
CN108563047A (zh) * 2018-03-15 2018-09-21 京东方科技集团股份有限公司 线路检测装置及线路检测方法
CN108776405A (zh) * 2018-05-30 2018-11-09 东华大学 多状态智能窗、其制备方法及由其制得的多图案智能窗
WO2019056915A1 (zh) * 2017-09-20 2019-03-28 广州奥翼电子科技股份有限公司 一种应用于电泳显示的颜料粒子及电泳显示单元
CN109917599A (zh) * 2019-03-15 2019-06-21 广州奥翼电子科技股份有限公司 一种电泳显示液及其制备方法及电泳显示器
CN110109197A (zh) * 2018-05-14 2019-08-09 广东聚华印刷显示技术有限公司 光子晶体材料及其制备方法和光子晶体墨水及其应用
CN110955093A (zh) * 2019-12-20 2020-04-03 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置
CN113960701A (zh) * 2021-11-15 2022-01-21 华东师范大学 一种基于弱极性溶剂体系的低电压电响应光子晶体及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1978557A (zh) * 2005-12-01 2007-06-13 北京化工大学 一种电子墨水微胶囊及其制备方法
JP2008015203A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Ricoh Co Ltd 微粒子集積体の製造方法、微粒子集積体および電気泳動型表示装置
CN103372410A (zh) * 2012-04-20 2013-10-30 广州奥翼电子科技有限公司 包覆固液相的微胶囊及其制备方法
CN104880886A (zh) * 2015-06-03 2015-09-02 东南大学 一种宽视角光子晶体彩色电泳显示器及其实现方法
US20150268531A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Sipix Imaging, Inc. Color display device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1978557A (zh) * 2005-12-01 2007-06-13 北京化工大学 一种电子墨水微胶囊及其制备方法
JP2008015203A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Ricoh Co Ltd 微粒子集積体の製造方法、微粒子集積体および電気泳動型表示装置
CN103372410A (zh) * 2012-04-20 2013-10-30 广州奥翼电子科技有限公司 包覆固液相的微胶囊及其制备方法
US20150268531A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Sipix Imaging, Inc. Color display device
CN104880886A (zh) * 2015-06-03 2015-09-02 东南大学 一种宽视角光子晶体彩色电泳显示器及其实现方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANFEI ZHANG等: "Double-sided structural color of Fe3O4@SiO2 nanoparticles under the electric field", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
JIANFEI ZHANG等: "Study on electric field induced structural color change of Fe3O4@C hybrid nanoparticles", 《MATERIALS RESEARCH EXPRESS》 *
XUANXUAN QIAO等: "Effect of surface modification of SiO2@TiO2 core–shell particles on the structural colour under an electric field", 《RSC ADVANCES》 *
YUXIA LUO等: "Electric field induced structural color changes of SiO2@TiO2 core–shell colloidal suspensions", 《J.MATER.CHEM.C》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106423000A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 武汉纺织大学 一种核壳TiO2‑SiO2微球自组装结构色薄膜的制备方法
WO2019056915A1 (zh) * 2017-09-20 2019-03-28 广州奥翼电子科技股份有限公司 一种应用于电泳显示的颜料粒子及电泳显示单元
US11124655B2 (en) 2017-09-20 2021-09-21 Guangzhou Oed Technologies, Inc. Surface-modified pigment particles for electrophoretic display and electrophoretic display device
CN108563047A (zh) * 2018-03-15 2018-09-21 京东方科技集团股份有限公司 线路检测装置及线路检测方法
CN110109197A (zh) * 2018-05-14 2019-08-09 广东聚华印刷显示技术有限公司 光子晶体材料及其制备方法和光子晶体墨水及其应用
CN108776405A (zh) * 2018-05-30 2018-11-09 东华大学 多状态智能窗、其制备方法及由其制得的多图案智能窗
CN108776405B (zh) * 2018-05-30 2020-11-24 东华大学 多状态智能窗、其制备方法及由其制得的多图案智能窗
CN109917599A (zh) * 2019-03-15 2019-06-21 广州奥翼电子科技股份有限公司 一种电泳显示液及其制备方法及电泳显示器
CN110955093A (zh) * 2019-12-20 2020-04-03 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置
CN110955093B (zh) * 2019-12-20 2024-01-09 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置
CN113960701A (zh) * 2021-11-15 2022-01-21 华东师范大学 一种基于弱极性溶剂体系的低电压电响应光子晶体及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105700265B (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105700265A (zh) 具有电场响应光子晶体特性的彩色电泳显示器及其制备方法和显示方法
JP5421965B2 (ja) 電気泳動粒子
JP5337694B2 (ja) 電気泳動ディスプレイに使用するための粒子
US9158174B2 (en) Electrophoretic particles and processes for the production thereof
JP5041788B2 (ja) 複合粒子及びその製造方法
Wen et al. Surface modification of organic pigment particles for microencapsulated electrophoretic displays
JP2006126839A (ja) ドライパウダー電気泳動ディスプレイに使用するトナー組成物
TW200951146A (en) Fluid compositions for colour electrophoretic displays
WO2019161647A1 (zh) 电泳显示膜片、电泳显示器和电泳显示涂布液
KR100884317B1 (ko) 컬러 전자 잉크를 위한 마이크로캡슐의 제조방법
Ivanova et al. Chemistry and manufacturing technology of electronic ink for electrophoretic displays (a review)
US9541812B2 (en) Electrophoretic particles, production methods of electrophoretic particles, and electrophoretic display devices
JP5472558B2 (ja) 微粒子、微粒子の製造方法、微粒子分散液およびそれを用いた画像表示媒体、装置
US20140332729A1 (en) Process for encapsulating an inorganic pigment by polymerization in an organic medium
CN100432817C (zh) 电泳粒子的制造方法、电泳分散液、微囊、电泳显示装置和电子机器
JP4631191B2 (ja) 電気泳動表示素子
KR100473807B1 (ko) 유기화합물로 코팅된 전기영동 디스플레이용 대전 입자 및 그 제조 방법
JP2010270088A (ja) 電気泳動粒子分散液、画像表示媒体及び画像表示装置
JP2006301217A (ja) 電気泳動分散液、電気泳動分散液の製造方法、マイクロカプセルおよび電気泳動表示装置
JP2007033637A (ja) 画像表示媒体及びこれを用いた画像表示装置
JP2007033630A (ja) 画像表示媒体及びこれを用いた画像表示装置
JP2023512279A (ja) 有機顔料コアと薄金属酸化物層およびシラン層を伴うシェルとを有する電気泳動コアシェル粒子
JP2000105392A (ja) 表示素子及び表示媒体
JP2009186500A (ja) 電気泳動分散液、画像表示媒体及び画像表示装置
KR20150123529A (ko) 전기 영동 마이크로 캡슐, 전기 영동 디스플레이 장치 및 전기 영동 마이크로 캡슐의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant