CN106292118A - 电泳显示微单元、电子墨水、电泳显示膜片及电泳显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电泳显示微单元、电子墨水、电泳显示膜片及电泳显示器。所述电泳显示微单元包括微胶囊、电泳粒子及电泳液，所述电泳液密封在所述微胶囊内，所述电泳粒子位于所述微胶囊内且悬浮在所述电泳液中，所述电泳液中添加有稳定剂，所述稳定剂为聚异戊二烯。本发明实施例将聚异戊二烯作为稳定剂，成本较低，而且可有效改善电子显示器的双稳定性，将显示器的切换时间保持在合理的限度内。另外，聚异戊二烯含有双键，可操作性强，对进一步提升电泳显示器的稳定性保留有较大空间。

Description

电泳显示微单元、电子墨水、电泳显示膜片及电泳显示器

技术领域

本发明涉及显示器件领域，尤其涉及一种电泳显示微单元、电子墨水、电泳显示膜片及电泳显示器。

背景技术

电子纸是一种像纸一样薄、柔软和可擦写的显示器，近年来在广告牌和价格牌上获得越来越广泛的应用。电子纸依靠电泳显示技术进行显示，具有低能耗、视觉性良好、可重复使用、无电磁波辐射等特点。电泳显示技术可达到双稳态，而为了更有效地改善显示器的双稳定性，现有技术主要是在电泳液引入高分子量的聚异丁烯(PIB)作为稳定剂，聚异丁烯不会显著增加悬浮流体的粘度，因此容易达到双稳态效果，将显示器的切换时间保持在合理的限度内。但是，聚异丁烯的价格昂贵，导致电子纸的成本也比较高，不利于电子纸的应用推广。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明需要解决的技术问题是提供一种成本低且稳定性好的电泳显示微单元、电子墨水、电泳显示膜片及电泳显示器。

本发明实施例一方面提供一种电泳显示微单元，其包括微胶囊、电泳粒子及电泳液，所述电泳液密封在所述微胶囊内，所述电泳粒子位于所述微胶囊内且悬浮在所述电泳液中，所述电泳液中添加有稳定剂，所述稳定剂为聚异戊二烯。

优选地，所述电泳液的溶剂为烷烃溶剂。

优选地，所述稳定剂在所述电泳液中的浓度为0.2％-1.5％，优选地为0.2％-1.1％。

优选地，所述电泳粒子包括具有第一颜色的第一电泳粒子和具有第二颜色的第二电泳粒子，所述第一电泳粒子和第二电泳粒子带异性电荷，或者第一电泳粒子带电而第二电泳粒子呈中性。

优选地，所述电泳液无色透明或呈与第一颜色、第二颜色不同的第三颜色。

优选地，所述稳定剂为具有顺式结构的聚异戊二烯。

本发明实施例另一方面提供一种电子墨水，其包括多个如上述任一实施例所述的电泳显示微单元，所述多个电泳显示微单元悬浮在液体中。

本发明实施例又一方面提供一种电泳显示膜片，其包括透明导电电极和涂布于透明导电电极上的电泳显示层，所述电泳显示层包括有多个如上述任一实施例所述的电泳显示微单元。

优选地，所述透明导电电极包括石墨烯层，所述透明导电电极与所述电泳显示层之间夹持有由导电高分子聚合物制成的缓冲层，或者所述透明导电电极中添加有导电高分子聚合物，所述导电高分子聚合物是聚氨酯化合物、丙烯酸化合物、环氧化合物的聚合物或共聚物。

本发明实施例再一方面提供一种电泳显示器，其包括导电底板、胶水层和如上述任一实施例所述的电泳显示膜片，所述胶水层位于所述导电底板和所述电泳显示膜片之间，所述导电底板、胶水层和电泳显示膜片层压连接，所述导电底板和透明导电电极用于在所述电泳显示层上施加电压信号。

本发明实施例将聚异戊二烯作为稳定剂，成本较低，而且可有效改善电子显示器的双稳定性，将显示器的切换时间保持在合理的限度内。另外，聚异戊二烯含有双键，可操作性强，对进一步提升电泳显示器的稳定性保留有较大空间。

下面结合附图详细说明本发明,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电泳显示器的结构示意图。

图2为不同稳定剂浓度下电泳液的粘度特性示意图。

图3为电泳粒子在不同稳定剂条件下的电性能对比示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参考图1，本发明实施例提供一种电泳显示微单元，其包括微胶囊121、电泳粒子122及电泳液，电泳液密封在微胶囊121内，电泳粒子122位于微胶囊121内且悬浮在电泳液中，电泳液中添加有稳定剂，稳定剂为具有聚异戊二烯。优选地，稳定剂为具有顺式结构的聚异戊二烯，其在电泳液中有更好的溶解性。顺式结构的聚异戊二烯的分子式为：

通过在电泳显示微单元的两端施加电压，使电泳粒子122在电压作用下在电泳液中移动，从而使电泳显示微单元显示内容。本发明实施例用聚异戊二烯来做稳定剂，即具有较好的稳定性能，而且价格便宜，使电泳显示器的成本较低。另一方面，由于聚异戊二烯具有双键，可以进一步与其它化合物结合，改善电泳显示微单元的性能。

在一优选实施例中，电泳液的溶剂为烷烃溶剂，聚异戊二烯在烷烃溶剂中具有较好的溶解性。稳定剂在电泳液中的浓度优选地为0.2％-1.5％，在此范围内，电泳液可以保持适当的粘性，其中在0.9％-1.5％之间，电泳显示微单元的双稳态性能趋于稳定。进一步优选地，稳定剂在电泳液中的浓度优选地为0.2％-1.1％。

请参考图1，在一些优选实施例中，电泳粒子122包括具有第一颜色的第一电泳粒子和具有第二颜色的第二电泳粒子，第一电泳粒子和第二电泳粒子可以带异性电荷，例如第一电泳粒子带正电，第二电泳粒子带负电。在另一些实施例中，第一电泳粒子带电(例如带正电)，而第二电泳粒子呈中性。在图1所示的实施例中，第一电泳粒子呈白色且带负电，第二电泳粒子呈黑色且为中性。在其他实施例中，第一电泳粒子也可以呈红色且带正电，第二电泳粒子呈蓝色且带负电。当然，电泳粒子122还可以具有更多种颜色。在进一步的优选实施例中，电泳液呈第三颜色，也即电泳液与第一电泳粒子和第二电泳粒子的颜色不相同，可以通过在电泳液的溶剂中加入油溶绿、油性大红等染料，使电泳液呈现对应的颜色。在一些优选实施例中，当第一电泳粒子呈白色且第二电泳粒子呈黑色时，电泳液可以呈红色；当第一电泳粒子呈红色且第二电泳粒子呈蓝色时，电泳液可以呈绿色，此时通过对电压及波形(脉冲时间、脉冲次数等)的设计，可以在电泳显示器上同时呈现出三种颜色。在另一些实施例中,电泳液可以为无色透明的。

本发明实施例还提供一种电子墨水，其包括上述任一实施例的电泳显示微单元，多个电泳显示微单元悬浮在液体中。电子墨水的配制方法将在下面进行介绍。

请参考图1，本发明实施例还提供一种电泳显示膜片，其包括透明导电电极13和涂布于透明导电电极13上的电泳显示层12，电泳显示层12包括有多个上述实施例所述的电泳显示微单元。电泳显示层12位于透明导电电极13的内侧。透明导电电极13可以是通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)等基板上沉积ITO薄膜或者制作石墨烯层来形成。其中，石墨烯层具有良好的导电性能和柔韧性，因此在制作柔性电泳显示器时具有很好的优势。

由于石墨烯层与电泳显示层的结合强度不高，因此多次折弯电泳显示膜片时，可能会使石墨烯层与电泳显示层剥离。为此，在进一步的优选实施例中，当透明导电电极13具有石墨烯层时，透明导电电极13与电泳显示层12之间夹持有由导电高分子聚合物制成的缓冲层，或者透明导电电极13中添加有导电高分子聚合物，导电高分子聚合物是聚氨酯化合物、丙烯酸化合物、环氧化合物的聚合物或共聚物，也即可以是聚氨酯化合物、丙烯酸化合物、环氧化合物其中之一的聚合物，也可以是其中两者或三者的共聚物。这些材料与石墨烯层及电泳显示层均具有较高的结合强度，因此可以提高电泳显示膜片的抗折弯性能。

请参考图1，本发明实施例还提供一种电泳显示器，其包括导电底板11、胶水层14和上述实施例所述的电泳显示膜片，胶水层14位于导电底板11和电泳显示膜片之间，导电底板11、胶水层14和电泳显示膜片层压连接。导电底板11和透明导电电极13用于在电泳显示层12上施加电压信号，驱动电泳粒子122在微胶囊121内移动，以显示内容。导电底板11可以是柔性薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)底板。导电底板11上具有驱动电路，导电底板11和透明导电电极13均通过电路与控制器连接，通过控制器控制导电底板11上的电压信号，来控制电泳显示层12显示不同的颜色。

电泳显示微单元的制备方法主要包括以下步骤：

1.合成具有不同电泳迁移速率的电泳粒子

电泳粒子的合成包括颜料的选择和颜料的改性，不同颜色的颜料选择有多种，例如：黑色颜料包括炭黑、铜铬黑；白色颜料有二氧化钛；红色颜料有铁红、镉红。颜料的改性方法(即合成具有不同电泳迁移速率的粒子)有多种，包括喷雾法和熔化分散冷凝法等物理法，以及吸附法、接枝聚合法和乳液聚合法等化学法。

2.稳定剂及溶剂的选择

溶剂为电泳液的主体，要求沸点大>90℃，具有较高电阻率和良好光学电化学稳定性等。稳定剂可以选择不同物质、不同型号的稳定剂，以达到改善图像稳定性的效果。

3.电泳显示微单元的合成

电泳显示微单元包括微胶囊和微杯，微胶囊技术多采用明胶-阿拉伯胶体系的复凝聚法合成，微杯技术多为光蚀刻或者机械冲压制杯工艺。

以下通过举例说明微胶囊的合成和电泳显示器的制备过程：

(一)电泳粒子的合成和测试

白色颜料选二氧化钛，白色电泳粒子的合成步骤如下：

在1000毫升反应瓶中，加入200克颜料，一定量的偶联剂，200g月桂酯，500ml甲苯。在充氮气保持体系惰性环境，以400rpm的搅拌速度混合20分钟。在氮气环境和冷凝回流装置下，将反应混合物温度缓慢升高至70℃，加入引发剂，反应16个小时。反应产物在4000RPM下离心收集，收集过程中产物用甲苯清洗。

黑色粒子的合成工艺与白色粒子基本相同，不同之处仅在于：黑色颜料选铜铬黑。

电泳粒子122收集后，作电性测试、电位测试，确保电泳粒子122的有效性。

(二)电泳液的配置

溶剂选择ISOPAR烷烃溶剂，稳定剂选择具有顺式结构的聚异戊二烯(PIP)。分别将28份重量白色负电电泳粒子和8份重量黑色中性电泳粒子、聚异戊二烯、一定量的电荷控制剂分散在烷烃溶剂中，配制成固含为36％的电泳显示液，在一定温度分散均匀使用。本实施例所用的聚异戊二烯从Scientific Polymer Products公司购买。本发明实施例配制了聚异戊二烯浓度分别为0.2％、0.4％、0.6％、0.75％、0.9％、1.1％的6组电泳液样品，测得其粘度如图2所示。为了对比将聚异戊二烯作为稳定剂和先前技术方案中将聚异丁烯(PIB)作为稳定剂的性能差异，本发明实施例还以ScientificPolymer Products公司的聚异丁烯作为稳定剂，在同等条件下配制了浓度分别为0.2％、0.4％、0.6％、0.75％、0.9％、1.1％的6组对比样品。

(三)合成电泳显示微单元

称取一定量的去离子水加入到10L玻璃夹层反应釜，再称取一定量的明胶加入到去离子水中搅拌溶解，溶解温度为42℃。同时称取一定量的阿拉伯胶和去离子水，在另一个4L玻璃反应釜中搅拌溶解，溶解温度为40℃。待明胶溶解完全后，加入电泳液，调整转速，搅拌分散45min，再加入溶解完全的阿拉伯胶溶液，调整合适转速继续搅拌分散30min。然后用质量分数为10％的醋酸水溶液调节pH值至4.5，调整合适转速再搅拌分散30min。降低反应釜温度至10℃，降温时间为3h。加入质量分数为50％的戊二醛溶液,同时升高反应温度至25℃，使微胶囊交联固化反应10h。收集微胶囊，采用附微孔过滤网的振动筛法，选择合适粒径的胶囊使用，得到电泳显示微单元。

(四)电子墨水配制

将微胶囊调整到合适的PH值5.0左右，然后以5份重量的胶黏剂、45份重量的微胶囊和50份重量的水混合搅拌均匀，再加入分散剂和增稠剂，在45℃搅拌配制成电子墨水。在配制好的电子墨水中，电泳显示微单元的微胶囊悬浮在水、胶黏剂、分散剂和增稠剂等混合而成的液体中。

(五)电泳显示膜片制备

将电子墨水涂布在ITO薄膜上烘干，即形成电泳显示层12，测试显示电泳显示层的厚度为28微米。

(六)电泳显示器制备

在电泳显示层上刮涂一层胶水层，激光切割至合适的尺寸，再层压到TFT背板上密封，即完成电泳显示器的制备。

将聚异戊二烯(PIP)和聚异丁烯(PIB)作为稳定剂在同等条件下实验，利用测色仪器Eye-one测试电泳显示器件的电性能，表征黑、白电泳粒子的光学属性。请参考图3，黑、白L值表示所有像素驱动成单一光学状态，黑、白△L值表示的是电泳显示器静置2min后的光学测试结果与0min的光学测试结果的差值。如图3(a)、(b)，在相同电场下，随PIP和PIB浓度的增加，黑、白L值随着变化；如图3(c)(d)，体系双稳态随PIP和PIB浓度的增加趋于稳定。从图3中的曲线变化也可以看出，PIP和PIB性能非常接近。通过数据分析发现，聚异戊二烯(PIP)作为稳定剂，成本较低，而且可有效改善电子显示器的双稳定性(即图像保持时段)，将显示器的切换时间保持在合理的限度内。另外，聚异戊二烯含有双键，可操作性强，对进一步提升电泳显示器的稳定性保留有较大空间。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电泳显示微单元，其包括微胶囊、电泳粒子及电泳液，所述电泳液密封在所述微胶囊内，所述电泳粒子位于所述微胶囊内且悬浮在所述电泳液中，其特征在于，所述电泳液中添加有稳定剂，所述稳定剂为聚异戊二烯。

2.如权利要求1所述的电泳显示微单元，其特征在于，所述电泳液的溶剂为烷烃溶剂。

3.如权利要求1所述的电泳显示微单元，其特征在于，所述稳定剂在所述电泳液中的浓度为0.2％-1.5％，优选地为0.2％-1.1％。

4.如权利要求1所述的电泳显示微单元，其特征在于，所述电泳粒子包括具有第一颜色的第一电泳粒子和具有第二颜色的第二电泳粒子，所述第一电泳粒子和第二电泳粒子带异性电荷，或者第一电泳粒子带电而第二电泳粒子呈中性。

5.如权利要求4所述的电泳显示微单元，其特征在于，所述电泳液无色透明或呈与第一颜色、第二颜色不同的第三颜色。

6.如权利要求1至5任一项所述的电泳显示微单元，其特征在于，所述稳定剂为具有顺式结构的聚异戊二烯。

7.一种电子墨水，其特征在于，包括多个如权利要求1至6中任一项所述的电泳显示微单元，所述多个电泳显示微单元悬浮在液体中。

8.一种电泳显示膜片，其特征在于，包括透明导电电极和涂布于透明导电电极上的电泳显示层，所述电泳显示层包括有多个如权利要求1至6中任一项所述的电泳显示微单元。

9.如权利要求8所述的电泳显示膜片，其特征在于，所述透明导电电极包括石墨烯层，所述透明导电电极与所述电泳显示层之间夹持有由导电高分子聚合物制成的缓冲层，或者所述透明导电电极中添加有导电高分子聚合物，所述导电高分子聚合物是聚氨酯化合物、丙烯酸化合物、环氧化合物的聚合物或共聚物。

10.一种电泳显示器，其特征在于，包括导电底板、胶水层和如权利要求8或9所述的电泳显示膜片，所述胶水层位于所述导电底板和所述电泳显示膜片之间，所述导电底板、胶水层和电泳显示膜片层压连接，所述导电底板和透明导电电极用于在所述电泳显示层上施加电压信号。