CN207457664U - 一种电泳显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电泳显示屏，包括依次层叠的透明导电层、电泳显示层、驱动底板，所述电泳显示层包括若干显示单元，所述显示单元内置有电泳液和若干颜料粒子，所述颜料粒子包括颜料颗粒和形成于所述颜料颗粒表面上的有机改性层；所述有机改性层为形成于所述颜料颗粒表面上的表面活性剂层或高分子材料层；所述颜料颗粒单位比表面积的有机物含量W_surf在0.1‑2％g/m²的范围内。本实用新型提供的一种电泳显示器具有较好的光电性能和稳定性。

Description

一种电泳显示屏

技术领域

本实用新型涉及电泳显示技术领域，尤其是一种电泳显示屏。

背景技术

电子纸，一种“像纸一样薄、柔软、可擦写的显示器”，在日常应用中越来越广泛。实现电子纸技术的途径主要包括有胆固醇液晶显示技术、电泳显示技术(EPD)以及电润湿显示技术等，但能够实现双稳态、量产化的，却只有电泳显示技术。电泳显示的原理在是一种液体中，分散有不同种类的颗粒，其中的颗粒可以是表面有电荷，或者表面是中性的，不带有电荷。在有外加电场的情况，表面带有电荷的颗粒在电场作用力的情况下会朝着特定的方向移动，比如表面带有负电荷的颗粒会向相对高电压的一侧移动，而表面带有正电荷的颗粒会向相对低电压的一侧移动，从而达到不同表面电荷的颗粒在这个体系中聚集在不同的位置。通过选择不同色彩的颗粒和溶剂，进而可以实现在不同电压情况下显示不同色彩的效果。

对于电泳显示屏及其相关应用产品来说，其显示性能及其稳定性取决于用于显示的黑色、白色、或者其他颜色颗粒本身的表面修饰效果和稳定性，因此需要研究一种颜料颗粒，能够增加颜料颗粒在溶液中的稳定性，并且又能使显示器具备良好光电性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型目的是提供一种具有较好光电性能的电泳显示屏。

为解决上述技术问题,本实用新型提供一种电泳显示屏，包括依次层叠的透明导电层、电泳显示层、驱动底板，所述电泳显示层包括若干显示单元，所述显示单元内置有电泳液和若干颜料粒子，所述颜料粒子包括颜料颗粒和形成于所述颜料颗粒表面上的有机改性层；所述有机改性层为形成于所述颜料颗粒表面上的表面活性剂层或高分子材料层；所述颜料颗粒单位比表面积的有机物含量W_surf在0.1-2％g/m²的范围内，所述有机物含量W_surf定义如下：

优选地，所述有机改性层为厚度大于20nm的有机改性层。

优选地，所述有机改性层进一步为厚度在30nm-100nm之间的有机改性层。

优选地，所述颜料颗粒为形状不规则的颜料颗粒。

优选地，所述颜料颗粒为粒径范围为0.1微米-1微米的颜料颗粒。

优选地，所述颜料颗粒单位比表面积的有机物含量W_surf范围进一步为0.25-1.6％g/m²。

优选地，所述颜料颗粒为无机盐类或无机氧化物颜料的颜料颗粒。

优选地，所述有机改性层为吸附在所述颜料颗粒表面上的表面活性剂层或高分子材料层。

优选地，所述有机改性层为接枝在所述颜料颗粒表面上的高分子材料层。

优选地，所述显示单元为微胶囊、微杯或微池。

本实用新型提供的一种电泳显示器具有较好的光电性能和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一种电泳显示器的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优异效果，将在下面结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参考图1，本实施例提供一种电泳显示屏，包括依次层叠的透明导电层1、电泳显示层2、驱动底板3，电泳显示层2包括若干显示单元，显示单元内置有电泳液和若干颜料粒子21，颜料粒子21包括颜料颗粒211和形成于颜料颗粒表面上的有机改性层212；有机改性层212为形成于颜料颗粒211表面上的表面活性剂层或高分子材料层，在电泳显示中，很多情况下会存在两种甚至多种带有不同表面电荷的颗粒共存在一个溶液中，其中至少有两种不同的颗粒带有相反的表面电荷，即一种颗粒带有正电荷，另外一种颗粒带有负电荷，这样这两种颗粒之间还存在很强的静电吸引力。颜料颗粒211表面上的表面活性剂层或高分子材料层，会使颗粒在相互接近的时候，由于表面活性剂层或高分子材料层会接触，表面活性剂层或高分子材料层由于需要一定的空间从而产生一种空间位阻的效应，阻止颗粒的相互接近来达到隔离颗粒之间的范德华力或者静电作用力，从而实现颜料颗粒211的稳定分散。

颜料颗粒211单位比表面积的有机物含量W_surf在0.1-2％g/m²的范围内，有机物含量W_surf定义如下：

现有的颗粒表面有机改性层212的厚度测试方法，包括TEM、SEM、动态光散射、静态光散射等方法。但是这些测试方法相当设备比较昂贵，测试方法比较复杂，对测试人员的要求也比较高，需要测试人员有较深的专业知识。因此从这个方面考虑，更好的表达方法是修饰后颗粒的有机物含量。同时考虑到不同颜料颗粒211的粒径和比表面积有很大的差异，例如碳酸钙颗粒的平均粒径在1微米的时候，比表面积通常在5-10m²/g的范围内；而气相二氧化硅的比表面积则可高达100m²/g以上，甚至达到200-300m²/g以上，这样同样的修饰后有机物含量会造成在不同颜料颗粒211上所对应的有机物层厚度会有很大的差异，从而导致同样的有机物含量修饰后的颜料颗粒211在溶液中的分散性和稳定性有完全不同的性能。基于这方面的考虑，颜料颗粒211单位比表面积的有机物含量W_surf是一个更好的表征方法。

一方面，希望单位比表面积的高分子含量W_surf足够高，这样高分子层的厚度足够大，可以隔离范德华作用力和静电吸引力。但是另外一方面，如果W_surf过高的话，会造成高分子层的厚度太大，颜料颗粒211在外加电场下运动的时候会带来更大的阻力，降低颗粒在电场下的迁移速率。这样W_surf需要在一个合适的范围，既能给颜料颗粒211提供足够的分散性和稳定性，又不会严重降低颗粒的迁移速率。在优选实施例中，颜料颗粒211单位比表面积的有机物含量W_surf范围进一步为0.25-1.6％g/m²。

参考图1，在优选实施例中，有机改性层212为厚度大于20nm的有机改性层212。根据胶体化学的DLVO理论，两个颗粒之间的范德华相互作用力可以用下面的公式来表达(参考文献：Principles of Colloid and Surface Chemistry,third edition,by PaulC.Hiemenz and Raj Rajagopalan，第13章)：

计算出来的范德华作用力的距离一般来说小于10nm，通常在4-6nm左右时两个颗粒之间会有一个弱的吸引力，从而导致两个颗粒会相互吸引而产生聚集体。在电泳显示中，很多情况下会存在两种甚至多种带有不同表面电荷的颗粒共存在一个溶液中，其中至少有两种不同的颗粒带有相反的表面电荷，即一种颗粒带有正电荷，另外一种颗粒带有负电荷。这样这两种颗粒之间还存在很强的静电吸引力。根据胶体理论，该静电作用力可以用下面的公式来表达(参考文献：Principles of Colloid and Surface Chemistry,thirdedition,by Paul C.Hiemenz and Raj Rajagopalan，第11章)：

而静电作用力的距离比范德华力的距离会更长一点，一般在10nm以上，甚至可以到达20-50nm。

根据以上的分析，希望在颗粒表面的有机改性层212的厚度至少在20nm以上，这样两个颗粒的之间的间距可以维持在40nm以上，这样可以降低颗粒之间的范德华作用力和静电吸引力，增加颗粒在电泳显示体系中的分散性和稳定。在进一步优选实施例中，有机改性层212进一步为厚度在30nm-100nm之间的有机改性层212。

参考图1，在优选实施例中，颜料颗粒211为形状不规则的颜料颗粒211。

参考图1，在优选实施例中，颜料颗粒211为粒径范围为0.1微米-1微米的颜料颗粒211。为了实现电泳显示，通常这些颜料颗粒211的粒径会比较小，根据热力学的原理，这么小的颗粒在溶剂中会倾向于聚集在一起，而不是均匀分散在溶剂中，造成颗粒在溶液里相互聚集的原因包括范德华力(van der Waals forces)、静电吸引力(两个相反表面电荷的颗粒之间)、溶液中的高分子所造成的搭桥作用等。因此颜料颗粒211粒径范围为0.1微米-1微米具有较好的显示效果，并且不受粒子间相互作用力的影响。

参考图1，在优选实施例中，颜料颗粒211为无机盐类或无机氧化物颜料的颜料颗粒211。无机盐类和无机氧化物颜料包括二氧化硅、二氧化钛、氧化钙、氧化铬、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、炭黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿、以及其他种类的无机盐类或无机氧化物颜料。

在优选实施例中，颜料颗粒211的颜色选择可以是白色、黑色、或者其他，例如红色、黄色、蓝色、绿色、褐色等颜色。

参考图1，在优选实施例中，有机改性层212为吸附在颜料颗粒211表面上的表面活性剂层或高分子材料层。

参考图1，在优选实施例中，有机改性层212为接枝在颜料颗粒211表面上的高分子材料层。在对颗粒表面进行修饰的时候，采用吸附表面活性剂或者高分子的方法相对简单，但是这些有机物的吸附一般通过物理方式吸附在颗粒表面，或者以离子键、氢键等形式的化学吸附。但是这些吸附通常是可逆的一个过程，虽然也能具有较好的稳定性，但对颗粒的修饰结果不具备长期稳定性，从而影响电泳显示的相关和长期可靠性。而通过共价键把高分子接枝在颗粒表面是一个更好的方法，能够给颗粒通过一种长期的表面修饰。

参考图1，在优选实施例中，颜料颗粒211为有机颜料的颜料颗粒211。有机颜料包括各种天然的或者合成的有机颜料。例如有机黄色颜料(Aiarylide yellow、Arylideyellow、Hansa yellow、Benzidine yellow等)、有机橙色颜料(Perinone orange、diarylide orange等)、有机蓝色颜料(Ultramarine blue、Indanthrone blue等)、有机红色颜料(Anthraquinoid red、Perylene red等)、或者其他颜色的有机颜料。

在进一步优选实施例中，接枝在颜料颗粒211表面上的高分子材料层的接枝方法为，采用聚合物单体在溶液中进行聚合反应，同时反应后的高分子通过与颜料颗粒表面已有的偶联剂反应进行接枝。常见的偶联剂包括硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂等。聚合物单体可以是任何可供聚合反应用的化合物，包括但不限于甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、乙基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、叔丁基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、苯乙烯、4-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸等化合物或者他们的混合物、复合物或者衍生物等。

在优选实施例中，所述显示单元为微胶囊、微杯或微池。

本实施例提供的一种电泳显示器具有较好的光电性能和稳定性。

本实施例按照如下制备方法制备接枝高分子的颜料颗粒，得到颗粒1-4。

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，400克甲苯。在充氮气保持体系惰性环境，以200rpm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50℃，加入引发剂，反应16个小时。反应产物在3500RPM下离心收集，收集过程中产物用甲苯清洗。电泳粒子收集后，测试粒子的有机物含量，测试的数据和计算的颜料颗粒的单位比表面积有机物含量W_surf列举在表1中。

表1

本实施例用以上得到的颗粒1-4来制备电泳显示器样品1-3，制备方法如下：

电泳液配置：分别将适量的白色负电电泳粒子和黑色中性电泳粒子或白色负电电泳粒子和红色正电电泳粒子、稳定剂、电荷控制剂分散在烷烃溶剂中，配制电泳显示液，在一定温度下分散均匀使用；

复凝聚法合成微胶囊显示微单元：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，加入电泳显示液，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。

微胶囊涂布及电泳显示器制备：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，然后将电子墨水涂布在ITO薄膜上烘干，即形成电泳显示层，测试电泳显示层的厚度为28微米。最后在电泳显示层上再刮涂一层胶水层，激光切割至合适的尺寸，再层压到TFT上密封，即完成电泳显示器件的制备。

将制备的电泳显示器在特定温度下，利用测色仪器Eye-one测试电泳显示器件的光电性能。样品1-3的光电性能如表2所示。

表2

样品名称	白色颗粒	颜色颗粒	L*白色	L*黑色	a*颜色	b*颜色	CR
								样品1	颗粒3	颗粒1	73.63	11.59	0.13	-2.24	34.29
样品2	颗粒3	颗粒2	75.45	16.45	-0.16	0.04	22.40
								样品3	颗粒3	颗粒4	70.63	43.67	31.37	15.68	3.06

结合表1和表2的数据可以看出。所制备的样品都具有较好的光电性能。其中样品1和样品2的黑白样品黑白色显示效果很好，对比度达到要求，显示器3的红白样品颜色效果很好。说明本实施例中合理设置W_surf值得到的样品具有较好的光电性能。同时本实施例制备的颜料颗粒还具有分散在溶液中还具有较好的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电泳显示屏，其特征在于包括依次层叠的透明导电层、电泳显示层、驱动底板，所述电泳显示层包括若干显示单元，所述显示单元内置有电泳液和若干颜料粒子，所述颜料粒子包括颜料颗粒和形成于所述颜料颗粒表面上的有机改性层；所述有机改性层为形成于所述颜料颗粒表面上的表面活性剂层或高分子材料层；所述颜料颗粒单位比表面积的有机物含量W_surf在0.1-2％g/m²的范围内，所述有机物含量W_surf定义如下：

2.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述有机改性层为厚度大于20nm的有机改性层。

3.如权利要求2所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述有机改性层进一步为厚度在30nm-100nm之间的有机改性层。

4.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述颜料颗粒为形状不规则的颜料颗粒。

5.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述颜料颗粒为粒径范围为0.1微米-1微米的颜料颗粒。

6.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述颜料颗粒单位比表面积的有机物含量W_surf范围进一步为0.25-1.6％g/m²。

7.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述颜料颗粒为无机盐类或无机氧化物颜料的颜料颗粒。

8.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述有机改性层为吸附在所述颜料颗粒表面上的表面活性剂层或高分子材料层。

9.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述有机改性层为接枝在所述颜料颗粒表面上的高分子材料层。

10.如权利要求1所述的一种电泳显示屏，其特征在于所述显示单元为微胶囊、微杯或微池。