龍村

隨著kindle等電子墨水顯示器的不斷推廣，電子墨水越來(lái)越受歡迎，這得益于它功耗低、超薄、在強(qiáng)光下可視、無(wú)閃爍、無(wú)輻射、可視角度大等優(yōu)點(diǎn)。

電子墨水技術(shù)（電泳式電子紙）是一種屏幕技術(shù)，電子紙由電子墨水及兩片基板組成，上面涂有由無(wú)數(shù)微小的透明顆粒組成的電子墨水膠囊，也叫微膠囊，顆粒直徑只有人的頭發(fā)絲的一半大小。只要調(diào)整顆粒內(nèi)的染料和微型粒子的顏色，便能使電子墨水顯現(xiàn)色彩和圖案。

電子墨水技術(shù)的關(guān)鍵是調(diào)整電子墨水膠囊。這涉及電泳，電泳是懸浮在液體中的帶電粒子在電場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)對(duì)該分散系施加電場(chǎng)時(shí)，帶電粒子就會(huì)在庫(kù)侖力的作用下發(fā)生電泳。這時(shí)，可對(duì)促使電泳發(fā)生的電壓進(jìn)行控制，進(jìn)而得到想要顯示的內(nèi)容。

微膠囊電泳顯示的創(chuàng)新之處在于將顏料粒子和深色染料溶液包裹在微膠囊內(nèi)，從而在微膠囊內(nèi)實(shí)現(xiàn)顯示。

制造微膠囊本身僅涉及較簡(jiǎn)單的化學(xué)知識(shí)，微膠囊制成后被稱(chēng)為膠質(zhì)材料。它是細(xì)小的固態(tài)顆粒，承擔(dān)液態(tài)的物理性質(zhì)。這一物理性質(zhì)使電子墨水具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。

為實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，電子墨水的驅(qū)動(dòng)方式尤為重要，可根據(jù)顯示用途來(lái)決定它的驅(qū)動(dòng)方式和電極結(jié)構(gòu)。用作數(shù)字和簡(jiǎn)單圖案顯示時(shí)，可采用段電極和固定圖形電極，而用作文字字符或圖片顯示時(shí)，一般采用矩陣電極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

矩陣電極采用行列電極對(duì)像素點(diǎn)進(jìn)行組合控制，在不改變控制電路復(fù)雜度的情況下，可大大提高圖像的分辨率。目前應(yīng)用最多的是有源矩陣驅(qū)動(dòng)，它在掃描電極 X 和信號(hào)電極 Y 的矩陣像素點(diǎn)上附加集成開(kāi)關(guān)元件和必要的電容器元件，排列成矩陣陣列，直接由獨(dú)立的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)各像素點(diǎn)。

如今，電子墨水最大的缺點(diǎn)就是刷新時(shí)間太長(zhǎng)，有時(shí)甚至難以滿足用戶的需求。電泳粒子的響應(yīng)時(shí)間可定義為粒子從一端極板運(yùn)動(dòng)到另一端的平均時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間是影響電泳器件顯示性能的重要因素，減小電泳粒子的響應(yīng)時(shí)間可直接加快顯示器件的響應(yīng)速度。目前得出的響應(yīng)時(shí)間與各參數(shù)的關(guān)系為

T=

式中，T 為粒子的響應(yīng)時(shí)間，d 為電極間距，V 為電泳電壓，η為黏度，ζ為電泳粒子的Zeta電位，ε為懸浮液介電常數(shù)。

黏度是度量流體黏性大小的物理量，又稱(chēng)黏性系數(shù)、動(dòng)力黏度，是液體受外力作用移動(dòng)時(shí)，分子間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的量度。

為實(shí)現(xiàn)電泳粒子良好的電泳效果，懸浮液應(yīng)選用具有較低黏滯系數(shù)的溶劑。同時(shí)在電泳粒子的制備研究中，要求粒子表面盡可能光滑，以減小其遷移過(guò)程中的黏滯阻力，提高其流動(dòng)性。橢球形或球形的粒子流動(dòng)性最佳，從比表面積與機(jī)械強(qiáng)度考慮，球形粒子無(wú)疑是最佳選擇。

Zeta電位是判斷一個(gè)表征分散體系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。由于帶電微粒吸引分散系中帶相反電荷的粒子，在電場(chǎng)的作用下，固液相界面的雙電層會(huì)沿著移動(dòng)界面分離，雙電層偏離產(chǎn)生的電位差就叫Zeta電位。

在電子墨水的制備中，增大ζ值可通過(guò)加入電荷控制劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。電泳粒子為帶電粒子，部分顆粒較大的電泳粒子所帶電荷量不足以引起自身的電泳遷移，此時(shí)可加入某些可離解物質(zhì)，即電荷控制劑，它可以與電泳微粒表面的功能性基團(tuán)作用，使微粒表面產(chǎn)生較高的 Zeta 電勢(shì)，在懸浮液中能以較快的速度運(yùn)動(dòng)。

兩極板間距d對(duì)顯示器件的響應(yīng)速率的影響很大，因?yàn)閐值直接影響電泳液上電場(chǎng)的大小，從而影響粒子的電泳速度。減小d值可直接增大電泳粒子上的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，降低在器件上、下極板間施加的電壓要求，加快器件的響應(yīng)時(shí)間。但d值的減小會(huì)大大降低電泳粒子對(duì)分散介質(zhì)的遮蓋力，在宏觀的視覺(jué)效果上，降低圖像顯示的對(duì)比度。綜合以上因素，d的取值以0.5mm至2mm 為宜。