In de afgelopen decennia is veel aandacht besteed aan de EPD's ten opzichte van gewoon papier vanwege hun lage kosten, laag gewicht,laag stroomverbruikEPD's zijn reflectieve schermen die werken op basis van de migratie van geladen suspensie deeltjes in dedielektrische vloeistofrichting de tegengestelde geladen elektrode en dit staat bekend alselektroforese[20,25,26] (figuur 4). Onlangs zijn veel displays op de markt gekomen via bedrijven als Amazon Kindle, Hanvon en OED Technologies.Twee grote bedrijven op dit gebied zijn SiPix en E-Ink, die reeds zijn samengevoegd.De SiPix-technologie bestaat uit microcaps van plastic.elektroforetisch displayDe eigenschappen van het elektroforetische scherm en de elektronische inkt worden hierna uitvoerig uitgelegd.
Het zogenaamde principe van elektroforese verwijst naar de beweging van opgeschort geladen deeltjes in eensuspensiefluidWanneer het elektrische veld tussen de elektroden in een cel wordt gebruikt,de deeltjes migreren in verhouding tot de elektrische lading en de suspensievloeistof blijft stabiel [20,28,29]. Daarom zijn elektroforetische deeltjes een van de belangrijkste componenten van EPD's.onder een elektrisch veld "E" en in een elektroforetische vloeistof gesuspendeerd, is onder invloed van vier krachten: de elektrische, de drijfkracht, de zwaartekracht en de retarderende kracht.viskeuze krachtenDe Helmholtz-Smoluchowski-vergelijking [3] (Eq.(1)) wordt gebruikt om de elektroforetische snelheid (U) van een geladen deeltje te beschrijvenIn deze vergelijking zijn de termen ε, ξEP, Exen μ zijn dedielektrischeconstante van de vloeistof,Zeta potentieelvan het deeltje, detoegepaste elektrisch veldHet elektroforetische zetapotentieel (ξEPDe elektrophoresis leidt tot de beweging van geladen deeltjes door een stilstaande oplossing.viscositeitvan het transportmedium en het dielectrische gedrag ervan, de grootte en ladingdichtheid van de zwarte en witte deeltjes,de dikte van de microcapsule en het dielectriciteitsniveau kunnen de functie en prestaties van de EPD beïnvloedenEen manier om de deeltjes onstabiel te maken in het vloeibare medium is het compenseren van de zwaartekracht tussen het dispersieoplosmiddel en de deeltjes, en als gevolg daarvan de sedimentatie te verminderen [31].
In het algemeen bevatten EPD's kleurhoudende suspensie of verspreide geladen deeltjes in eendielectrisch mediumHet creëren van contrasterende kleuren in een cel met twee geleidende, transparante en parallelle elektroden die op een bepaalde afstand van ongeveer een micron zijn geplaatst.
Sinds 1960 zijn de EPD's (EPD's) ontwikkeld als een soort reflecterend scherm.Deze technologie heeft tal van voordelen, zoals een brede kijkhoek en een hoge contrastverhouding die vergelijkbaar is met de gedrukte papierenDe EPD is de eerste en basis keuze voor het maken van elektronisch papier.Het is een van de belangrijkste problemen van de industriële industrie..
De eigenschappen van elektroforetische deeltjes zijn van cruciaal belang voor de bepaling van de beeldkwaliteit.grote oppervlakte lading om de beelden nauwkeurig te creëren en te controleren, hoge contrastverhouding, snelle reactie op detoegepaste spanning, de transparantie in de schil, de lichtstabiliteit en de stabiele dispersies van de inkt en andere parameters.oppervlaktemorfologieVoor de karakterisering van E Ink-microkapsules worden dus verschillende instrumenten gebruikt, waaronder ultravioletzichtbare spectroscopie (UVVis).Optische beeldmicroscopie,Fourier getransformeerde infrarood spectroscopie(FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), Zeta Potential, Dynamic Light Scattering (DLS) en elektroforetische cellen werden gebruikt [34?? 41].
Zoals eerder vermeld, is de ruimtelijke stabiliteit van elektroforetische deeltjes een belangrijke factor bij het bepalen van de beeldkwaliteit, die wordt bepaald door de meting van het zetapotentieel.Zeta potentieel is een factor voor de potentiële stabiliteit van colloïdale systemenAls alle deeltjes in suspensie een positieve of negatieve lading hebben, hebben de deeltjes de neiging elkaar af te weren en vertonen ze geen neiging tot integratie.De neiging van deeltjes met een vergelijkbare lading om elkaar af te weren is rechtstreeks gerelateerd aan het zeta potentieelIn het algemeen kan de stabiele en onstabiele grens van de suspensie worden bepaald door het zetapotentieel.Suspensies die deeltjes bevatten met een zetapotentieel van meer dan 30 mV of minder dan −30 mV, worden als stabiel beschouwd [42].
Ook kunnen gekleurde displays worden bereid met behulp van gekleurde kleurstoffen oforganische pigmentenals gekleurd elektroforetischnanodeeltjesDe kleurstof of het pigment in elektronische inkt moet een goede helderheid, kleur hebben.sterkteen uitstekende prestaties bij licht, warmte enoplosmiddelweerstanddie een groot potentieel biedt om voor een breder scala van toepassingen te worden voorgesteld [43 ].Een goede elektronische inkt in EPD's kan langdurige suspensie stabiliteit en een hogere oppervlakte lading in elektroforetische suspensie bereiken [37].,46Sommige van de nanodeeltjes werden zelfs gemodificeerd door sommige modificatoren zoals:polyethyleen[34,46,48,49] en octadecylamine [32,50Voor nauwkeurige controle van het beeld en snelle reactie op detoegepaste elektrisch veld, moeten de deeltjes een hoge oppervlaktelading hebben, zodat de mobiliteit binnen het bereik van 10- 5¥10-6cm2/Vs, het dichtheidsverschil met het oplosmiddel is minder dan 0,5 g/cm3en de geschikte diameter is ongeveer 190 ∼ 500 nm [30,52].
E Ink is een direct resultaat van de integratie van chemie, fysica en elektronica.De samenstelling van E-ink voor EPD bevat elektroforese deeltjes zoals geladen gekleurd materiaal of microcapsules die in een dielectrische omgeving verspreid zijn en ladingsregulerend middel [22?? 24].Op basis van het apparaat en het bovengenoemde werkingsprincipe zijn de belangrijke materialen van deze technologie de gekleurde deeltjes (kleurstoffen/pigmenten), de microcapsule-schil,de isolatieolie en de ladingsbeheermiddelen en stabilisatorenIn de volgende hoofdstukken wordt elk van deze onderdelen toegelicht.
Zoals eerder vermeld, zijn de gekleurde deeltjes van de nano- tot micrometergrootte de belangrijkste materialen om de functies van elektroforetica te evalueren.;verminderen van de hoeveelheid sedimentatie, de dichtheid moet specifiek compatibel zijn met het oplosmiddel in suspensie, de oplosbaarheid in het oplosmiddel moet laag genoeg zijn,de helderheid moet hoog zijn om de effectieve optische prestaties te garanderen;, moet het oppervlak gemakkelijk kunnen worden geladen, zodat de massaproductie vereist dat de pigmenten goed stabiel zijn en ook gemakkelijk kunnen worden gezuiverd.De absorptie van deeltjes op het oppervlak van de capsule of in de pixel moet worden vermeden wanneer deze in microcapsules of pixels worden ingekapseld.Voor de toepassing van EPD's zijn verschillende soorten materialen onderzocht [9,53·61].2[38,62], koolstofzwart [41], SiO2[63], Al2O3[58], geel pigment [34,64], rood pigment [32,65], ironisch rood en magnesiumpaars zijn de anorganische materialen die veel aandacht hebben getrokken in het onderzoek.phthalocyanine blauw [66 ¢ 69] en phthalocyanine groen [51,70] zijn ook onderzocht als organische deeltjes.nanometerde grootte in een oplossing in de oorspronkelijke toestand worden verspreid, gevolgd door coating met polymere materialen om een kern-schelpstructuur te vormen.Acetylgroep of halogenen zijn typische langketen organische materialen die geschikt zijn als schelpmateriaal vanwege hunwaterstofbindingenDe beschikbaarheid in de natuur en de hoge helderheid zijn de redenen waarom EPD-apparaten al lang worden vervaardigd met zwarte en witte deeltjes van respectievelijk zwarte koolstofdioxide en titaniumdioxide.Omdat beide materialen geleidend zijn, worden de gewenste eisen bereikt door middel vancoatingpolymerenop hen [71].
Bij de beeldkwaliteit vanwege het contrast zijn de eigenschappen van wit pigment erg belangrijk.2als een veel voorkomend wit pigment vanwege zijn witheid en uitstekende optische en reflectieve eigenschappen.Het belangrijkste probleem met dit pigment is de instabiliteit in de suspensie vanwege de hoge dichtheid.In het afgelopen decennium hebben onderzoekers intensief geprobeerd dit probleem op te lossen door oplossingen voor te stellen zoals holle nanodeeltjes TiO2[72], TiO2met modificator [62,73] en TiO2met een vermogen van niet meer dan 10 kW43Voor het eerst rapporteren Comiskey et al. over de E Ink microcapsules met witte deeltjes verspreid in een blauwe vloeistof die werd bereid met dein situ polymerisatieTitaniumdioxide met eenspecifieke zwaartekrachtvan 4,2 werd gebruikt voor reflectie en hoge kleurzuiverheid als witte deeltje [75].Het polyethyleen werd gebruikt als coating op titaniumdioxide om het specifieke gewicht te verminderen en als oppervlaktewijziging van deeltjes om te reageren op het toegepaste elektrische veldIn dit onderzoek werd deReactietijdwerd gerapporteerd als 0,1 s. Zoals aangetoond in figuur 6 (a), wanneer een micro-gecapsuleerd elektroforetisch deeltje wordt geplaatst tussen twee elektroden met tegengestelde ladingen,de geladen deeltjes worden georiënteerd door een stroom toe te passen die anders naar de elektrode met tegengestelde lading is gerichtIn dit geval ziet een kijker, als hij het deeltje van bovenaf bekijkt, een witte achtergrond met een negatieve lading in de buurt van depositieve elektrodeBovendien toont onder b) de fotomicrografie van de originele voorbeelden van de in het elektrisch veld ingebouwde elektroforetische microcapsules [75].
Yang et al. hebben de titaniumdioxide-deeltjes gemodificeerd met vinyltriethoxysilan (VTES) volgens de Sol-Gel methode door middel van flowgroepen op de TiO te transplanteren.2deeltjesoppervlak.2Deeltjes hebben in de donkere omgeving uitstekende eigenschappen voor contrast en worden veel gebruikt als witte elektroforetische deeltjes bij de productie van E-ink.omdat dit deeltje een hoge dichtheid heeft, van der Waals aantrekkingskracht is onvoldoende en leidt tot aggregatie, snelle sedimentatie en toont een trage reactie op het elektrisch veld.Er is uitgebreid onderzoek gedaan naar oppervlaktewijzigingIn dit onderzoek hebben de resultaten van het gehele FTIR nieuwe pieken in 560 en 670 cm bevestigd.-1golflengten als gevolg van de rektrillingen en twee pieken met 12,020 en 1120 cm- 1Het werd dus aangetoond dat VTES ook op de TiO werd geënt.2Het gebruik van deeltjes met een gemodificeerde deeltjesgrootte is gemeld in het bereik van 100~200 nm met een zeer smalle verdeling [37].siliciumnano-deeltjesis gemeld met een reactietijd van 180191 ms in het prototype vanelektroforetisch display[30] Momenteel kunnen de EPD's 16 Gy-niveaus van witte tot zwarte kleuren tonen met respectievelijk 260 ∼ 300 ms en 1000 ms als reactietijd en refresh time [5].Ondanks het feit dat witte pigmenten worden verkocht, is er nog steeds behoefte aan verbetering van hun eigenschappen ruimtelijk snelle reactie op elektrisch veld.
Een volledig gekleurd scherm kan worden ontwikkeld door elk beeldelement in de zwart-witte EPD's te verdelen en horizontale gekleurde filters te plaatsen als RGB (rood, groen, blauw) en CMY (blauw, rood,geel) arrays [76]Het kleurfilter absorbeert echter grote hoeveelheden gereflecteerd licht, wat leidt tot een laag contrast en een lage helderheid.studies zijn gericht op de bereiding van de drie-kleurige elektroforetische deeltjes voor kleurenschermen (CEPD)De ingekapselde kleurstof en het gemodificeerde pigment worden gebruikt voor de synthese van elektroforetische deeltjes.De verwerking van gekleurde inkt werd verkregen door het plaatsen van gekleurd materiaal in de polymeren zoals:polystyreen, poly (N-vinylpyrrolidon), poly (methylmethacrylaat) en enkele anderemet een gewicht van niet meer dan 50 kgHet gebruik van kleurstoffen in de CEPD wordt echter beperkt door enkele nadelen, zoals lage zichtbaarheid en slechte lichtstabiliteit.een betere stabiliteit en een hogere kleursterkte tonen meer geschiktheid voor CEPD [77]Er zijn talrijke methoden gebruikt voor de bereiding van aangebrachte kleurstoffen in de CEPD, die in de volgende delen worden vermeld.
In deze technologie bestaan microcapsules of micropixels uit deelektroforetisch displayDe belangrijkste rol van de schil bij elektroforetische weergave is het inkapselen van de gekleurde deeltjes en het medium.Het is niet alleen vereist dat het een goede transparantie en een laag geleidingsvermogen heeft, maar dat het ook compatibel is met de materialen erin.Een andere specificatie is de wijze waaropmechanische stabiliteitHet is de bedoeling van de Commissie om deorganische polymerenzoals polyamine,polyurethaan,polysulfonen, polyethyleenzuur, cellulose, gelatine, arabisch kauwgom enz. worden als de meest geschikte keuzes beschouwd [32,55Volgens de gekozen materialen,Voor de vervaardiging van microcapsules zijn verschillende methoden gebruikt, waaronder in situ polymerisatie van formaldehyde en ureum om ureum-formaldehydehars te vormen [3].,28,82,88] en samengestelde stolling van gelatine en arabica omsamengestelde film[79,89,90].
Er is een suspensie van gekleurde deeltjes in een vloeibaar medium in de microcapsules vanelektroforetisch displayOp basis van de belangrijkste vereisten van deze apparaten moet het medium verschillende speciale specificaties hebben, waaronder thermische en chemische stabiliteit, geschiktheid voor het gebruik in de verpakking en het gebruik in de verpakking.isolatie eigenschappen(diëlektrische constante groter dan 2), bijna identiekreflectiviteitHet gebruik van verschillende individuele methoden voor het verwerken van deeltjes en deeltjes, alsmede de lage weerstand tegen het transport ervan, en ten slotte het milieuvriendelijke karakter.organische oplosmiddelenof geformuleerde oplosmiddelen zoals alkyleen, aromatische/alifatische koolwaterstoffen, oxosilan, enz. kunnen voldoen aan de bovengenoemde eisen [57,71,79,91Een van de meest gebruikte methoden is de formulering van 2-fenylbutane-tetrachloorethyleen, isopar L-tetrachloorethyleen en n-haxane-tetrachloorethyleen.Het mengen van fluorinated solvent met een hoge en een lage dichtheid en koolwaterstoffen is een gebruikelijke manier om de dichtheid goed aan te passen.Tabel 1 toont enkele oplosmiddelen die worden gebruikt bij de toepassing van EPD's.
[16]