电泳显示材料及器件的研究

论文题目: 电泳显示材料及器件的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料物理与化学

作者: 荣宇

导师: 汪茫,陈红征

关键词: 电子墨水,二氧化钛,纳米复合粒子,微胶囊,电泳显示原型器件

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电泳显示技术由于结合了普通纸张和电子显示器的优点,因而是最有可能实现电子纸张产业化的技术,它已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。本文从材料设计的角度出发,制备了用于电泳显示的材料,并制作了电泳显示原型器件,初步研究了其器件性能。用原位聚合方法分别制备了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯包覆的亚微米、纳米二氧化钛粒子。首先用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对二氧化钛粒子改性,高温缩合法得到了接枝率较高MPS改性二氧化钛亚微米粒子,室温缩合法得到了MPS改性的纳米二氧化钛粒子,然后分别用苯乙烯单体和甲基丙烯酸甲酯单体与二氧化钛粒子表面MPS上的双键发生自由基聚合反应得到聚合物包覆无机粒子的核壳结构粒子。利用自组装方法分别制备了聚异丁烯、丙烯酸改性聚合物包覆的亚微米、纳米电泳粒子。进一步的研究结果表明,聚合物已化学键合到二氧化钛粒子上,从而提高了复合粒子在非水介质中的相容性和稳定性。通过测试聚合物包覆的二氧化钛微球在非水体系中的Zeta电势和泳动率证明电泳粒子在绝缘悬浮液中存在电荷,并具有一定的泳动速度。聚异丁烯丁二酰亚胺包覆亚微米二氧化钛微球在正辛烷中的zeta电势是-27.96 mV,泳动率是-0.06242 μm.cm/V.s;丙烯酸改性的聚合物包覆亚微米二氧化钛微球在正辛烷中的zeta电势是+21.16 mV,泳动率是+0.05139 μm.cm/V.s。用复凝聚法制备了明胶/苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊,研究发现微胶囊的囊壁是由苯乙烯—马来酸酐共聚物和明胶发生复凝聚形成的纳米级的凝聚颗粒组成,从而使其囊壁结构致密,表面光滑、均匀,并有良好的密封性。用聚合物包覆的二氧化钛粒子、油溶性染料分散于复配的非水介质中制备了电子墨水,将电子墨水包封于明胶/苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊内得到了电子墨水微胶囊,将电子墨水微胶囊涂布在ITO玻璃上,封装后连上驱动电路,制成电泳显示原型器件。共制备了四种单色的含亚微米电泳粒子的微胶囊浙尝〔大学博d卜学位论文摘委型电泳显示原型器件(蓝/白、红/白、绿/白、黑/白)和含纳米电泳粒子的微胶囊型电泳显示原型器件(蓝/白)。并在较低的直流电压(gV)驱动下能够实现清晰的文字显示。大大低于文献报道的18V电压驱动。关键词:电子墨水,二氧化钦,纳米复合粒子,微胶囊,电泳显示原型器件

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1．1 电泳显示技术的研究进展

1．1．1 电泳显示技术

1．1．2 电泳显示的类型

1．1．2．1 扭转球型电泳显示器

1．1．2．2 电子墨水型电泳显示器

1．1．2．2．1 紫外光刻法微杯阵列型电泳显示器

1．1．2．2．2 微胶囊型电泳显示器

1．1．2．3 反转乳液型电泳显示器

1．1．2．4 蛋白质分子电泳显示器

1．2 电子墨水微胶囊型电泳显示材料的研究进展

1．2．1 电子墨水微胶囊型电泳显示材料

1．2．1．1 关于电泳粒子

1．2．1．2 关于绝缘悬浮液

1．2．1．3 染料

1．2．1．4 电荷控制剂

1．2．1．5 微胶囊

1．2．1．6 粘合剂

1．2．2 电子墨水型EPID的性能的改进

1．2．2．1 对比度

1．2．2．2 双稳态

1．2．2．3 响应时间

1．2．2．4 分辨率

1．2．2．5 寿命

1．2．2．6 灰度

1．2．2．7 全彩色

1．2．2．8 驱动电路

1．2．3 国内研究现状

1．2．4 EPID的应用及展望

1．3 课题的提出及其意义

参考文献

第二章电泳粒子的制备及表征

2．1 微米级电泳粒子的制备

2．1．1 微米级电泳粒子的制备

2．1．2．微米级电泳粒子的光学显微镜和扫描电镜表征

2．1．3 微米级电泳粒子的粒径分布

2．2 原位聚合法制备电泳粒子

2．2．1 原位聚合制备聚苯乙烯包覆亚微米二氧化钛核壳结构电泳粒子

2．2．1．1 实验部分

2．2．1．1．1 硅烷偶联剂MPS改性SiO_2／Al_2O_3包膜二氧化钛粒子

2．2．1．1．2 原位聚合制备聚苯乙烯包覆SiO_2／Al_2O_3包膜二氧化钛粒子

2．2．1．2 结果与讨论

2．2．1．2．1 硅烷偶联剂MPS改性SiO_2／Al_2O_3包膜二氧化钛粒子的表征

2．2．1．2．2 原位聚合反应制备聚苯乙烯包覆亚微米二氧化钛微球

2．2．2 原位聚合法制备聚苯乙烯包覆纳米二氧化钛复合粒子

2．2．2．1 实验部分

2．2．2．1．1 MPS硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛粒子

2．2．2．1．2 原位聚合法制备聚苯乙烯包覆纳米二氧化钛微球

2．2．2．2 结果与讨论

2．2．2．2．1 MPS硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛粒子的表征

2．2．2．2．2 聚苯乙烯包覆纳米二氧化钛微球的表征

2．2．3 原位聚合法制备PMMA包覆亚微米SiO_2／Al_2O_3包膜二氧化钛

2．2．3．1 实验部分

2．2．3．1．1 硅烷偶联剂MPS改性SiO_2／Al_2O_3复合包膜二氧化钛粒子

2．2．3．1．2 原位聚合法制备PMMA包覆的SiO_2／Al_2O_3包膜二氧化钛

2．2．3．2 结果与讨论

2．2．3．2．1 硅烷偶联剂MPS改性亚微米二氧化钛粒子的表征

2．2．3．2．2 原位聚合制备PMMA包覆SiO_2O_3包膜二氧化钛的表征

2．2．4 原位聚合制备PMMA包覆纳米二氧化钛粒子

2．2．4．1 实验部分

2．2．4．1．1 硅烷偶联剂MPS改性纳米二氧化钛粒子

2．2．4．1．2 原位聚合制备PMMA包覆纳米二氧化钛微球

2．2．4．2 结果与讨论

2．2．4．2．1 硅烷偶联剂MPS改性纳米二氧化钛粒子的表征

2．2．4．2．2 原位聚合制备PMMA包覆纳米二氧化钛粒子的表征

2．3 自组装制备聚合物包覆二氧化钛电泳粒子

2．3．1 自组装制备聚异丁烯丁二酰亚胺包覆亚微米、纳米二氧化钛微球

2．3．1．1 实验部分

2．3．1．2 结果与讨论

2．3．2 丙烯酸改性聚合物包覆亚微米、纳米二氧化钛微球

2．3．2．1 实验部分

2．3．2．2 结果与讨论

2．4 小结

参考文献

第三章电泳粒子在悬浮液中的行为及性能

3．1 电泳粒子的表面电荷

3．1．1 实验部分

3．1．2 结果与讨论

3．2 电泳粒子的空间位阻稳定

3．2．1 实验部分

3．2．2 结果与讨论

3．3 小结

参考文献

第四章电泳显示微容器的制备

4．1 电泳显示用微胶囊的制备及表征

4．1．1 脲醛树脂微胶囊的制备

4．1．1．1 实验部分

4．1．1．1．1 脲醛预聚物的制备

4．1．1．1．2 脲醛树脂微胶囊的合成

4．1．1．2 结果与讨论

4．1．2 复凝聚法制备明胶／苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊

4．1．2．1 PH调节法制备明胶／苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊

4．1．2．1．1 实验部分

4．1．2．1．1．1 苯乙烯马来酸酐共聚物的制备

4．1．2．1．1．2 苯乙烯—马来酸酐共聚物的水解

4．1．2．1．1．3 明胶／苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊的制备

4．1．2．1．2 结果与讨论

4．1．2．1．2．1 水解苯乙烯—马来酸酐共聚物在微胶囊形成中的作用

4．1．2．1．2．2 明胶／苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊的表征

4．1．2．2 稀释法制备明胶／苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊

4．1．2．2．1 实验部分

4．1．2．2．1．1 苯乙烯—马来酸酐共聚物的制备和水解

4．1．2．2．1．2 明胶／苯乙烯—马来酸酐共聚物微胶囊的制备

4．1．2．2．2 结果与讨论

4．1．2．2．2．1 芯材比对微胶囊壁的影响

4．1．2．2．2．2 苯乙烯—马来酸酐共聚物的分子量对微胶囊壁的影响

4．1．2．2．2．3 微胶囊的柔韧性

4．2 紫外光刻微容器阵列的制备

4．2．1 实验部分

4．2．2 结果与讨论

4．3 小结

参考文献

第五章电泳显示器件的制作和性能

5．1 电泳显示原型器件的制备

5．2 蓝色电子墨水微胶囊及电泳显示原型器件的制备及性能表征

5．3 红色电子墨水微胶囊及电泳显示原型器件的制备及性能表征

5．4 绿色电子墨水微胶囊及电泳显示原型器件的制备及性能表征

5．5 黑色电子墨水微胶囊及电泳显示原型器件的制备及性能表征

5．6 含纳米电泳粒子的电泳显示原型器件的制备及性能表征

5．7 小结

参考文献

第六章主要结论与创新点

附录

攻读博士学位期间取得的科研成果

致谢

发布时间: 2005-04-29

参考文献

[1].微胶囊型电泳显示材料与器件的研究[D]. 李炜罡.浙江大学2009
[2].电泳显示微胶囊的制备[D]. 谢建宇.天津大学2007

电泳显示材料及器件的研究

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