1、1 微胶囊电子墨水电子纸的制备研究微胶囊电子墨水电子纸的制备研究 2 1 绪 论 1.1 研究目的与意义 电子纸（ELECTRONIC PAPER，简称 E-PAPER） ，它是一种新型的显示器，最 大特色在于能自由弯曲，与纸的非常相似，且其色彩对比高、分辨率高、耗电量小、 制造成本低。目前市场上所销售的绝大多数电子纸产品都是采用了电子墨水技术，电 子墨水是一种多功能材料， 我们其研究重点主要集中在电泳颗粒以及显示微胶囊的制 备等上1。 书籍、报刊成为重要的信息储存和传播的媒体 2, 不管怎样在我们生活中阅读依 然占了相当大的比重，在音乐信息、影像信息完成数字化后，印刷的数字化也在近年 悄然兴
2、起。 近年来，关于类似纸质印刷品效果的电子纸已进人了实用化、普及化阶 段，开始正式走入人们的日常生活。 电子纸 3是一种新型的显示器，最大特色在于能自由弯曲，与纸的非常相似，且 其色彩对比高、分辨率高、耗电量小、制造成本低。目前市场上所销售的绝大多数电 子纸产品都是采用了电子墨水技术，电子墨水是一种多功能材料，我们其研究重点主 要集中在电泳颗粒以及显示微胶囊的制备等上 4。 电子纸显示技术依靠太阳光或室内照明或者光的反射实现显示， 拥有非常大的存 储能力，可存数量达数千册图书资料，并能随时更新显示不同信息。逐渐取代传统纸 质承印物，成长为新的绿色信息媒介，是电子纸技术肩负的重大使命。当前的电子
3、纸 显示技术已经允许量产黑白显示的电子书， 但是彩色电子纸显示技术仍然处于研发阶 段 4。 电子墨水有许多优点，括易读性，柔性显示，对比度好，廉价易制造和低功耗。 与其它显示技术相比，电子墨水的反射率，因为电子墨水是柔软的，它可以用到原先 显示技术必须要用到刚劲坚硬和平的表面所不能用的地方。电子墨水可以用到纸上， 产生柔性书和报纸一样的显示效果。它也可以打印到布上，或者打印到类似手机和其 它电器非平面的的曲形表面。 20 世纪 70 年代，日本首先研究出电泳显示技术，然而最初研究出的普通电泳由 于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点，实验曾一度中断。 早在 1969 年，Paul F
4、Evans 就发明了电泳显示器，但由于颗粒的团聚、结块和侧迁移 等不稳定因素，以至于在其后的近二十年里进展十分缓慢。直到上世纪末，麻省理工 学院媒体实验室提出了电子墨水(electrophoretic ink)的概念，创新性的用微胶囊将颜 料颗粒和深色染料溶液进行包裹，克服了电泳颗粒在大尺度范围内易团聚、沉积及器 3 件制备困难的不足，提高了其稳定性，延长了使用寿命，并且在外电场作用下实现了 可逆， 双稳态的微胶囊化电泳显示， 才使得电泳显示技术从众多显示技术中脱颖而出， 成为极具发展潜力的电子显示技术之一。 直到上世纪 90 年代中后期， 美国麻省理工学院利用电泳技术发明了电泳油墨 （又 称
5、电子墨水），极大地促进了该技术的发展。电子墨水技术即是利用极其微小的“胶 囊”， 将带有负电的黑色颗粒与带有正电的白色颗粒封装在“胶囊”之中， 形成所谓的“电 子墨滴”。因此实现微胶囊化是实现电子墨水显示的必要条件。 1.2 微胶囊电子墨水在国内的研究现状 王登武 15等用一步法制备明胶-阿拉伯树胶电子墨水微胶囊，先用溶有硬脂酸的 甲苯溶液对 Ti02纳米颗粒进行表面改性处理，以油溶红为背景色，以 Span80 为电荷 控制剂，用 TCE 作为分散剂配置成红白显示电泳基液，以明胶-阿拉伯树胶为壁材， 通过一步复凝聚法制备了白色电子墨水微胶囊。研究分析表明：改性的 TiO2颗粒在 TCE 中有良
6、好的分散性和光学性能。 苗茜 12等研究红白色电子墨水微胶囊的制备与显示，以 Span80 为电荷控制剂， 四氯乙烯为分散介质，油溶红为背景色，完成电泳液的配置，并以此作为囊芯，以明 胶-阿拉伯树胶为壁材，用复合凝聚法制备成红白色电子墨水微胶囊。研究结果表明 电荷控制剂 Span80 浓度为 2%时胶囊内颗粒分布良好对电场的响应快， 且胶囊的粒径 均匀。将微胶囊涂覆在 ITO 玻璃上，制成电子墨水显示原型器件。在直流电压的驱 动下，电了墨水显示原型器件实现了图形的显示。 李路海13等在制备明胶/阿拉伯胶微胶囊时，向体系内添加脲醛树脂预聚物，得 到团聚相对较少、 表面平滑的微胶囊， 但是该胶囊在机械性、 气密性等方面仍需改进， 否则无法制备出性能优良的电子墨水器件。 左朝阳14等首先通过加水稀释使明胶/阿拉伯胶形成凝聚相包裹在芯材周围后， 再通过调节 pH 值，使溶液中明胶和阿拉伯胶进一步反应，制得白色和黄色电子墨水 微胶囊并研究了表面活性剂、温度、pH 值、搅拌速度、固化剂、稀释水量等对微胶 囊制备的影响。 我国电泳显示研究起步较晚，只有近十
