[发明专利]耐溶剂电子纸微杯的制法及制备耐溶剂电子纸微杯的材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于刚性或柔性平板显示以掩膜光刻法制备电子纸微杯的材料与方法，特别涉及在四氯乙烯强溶解或溶胀溶剂中实现柔性显示、耐溶剂、显影宽容度高、基材粘附性强的微杯制作材料及方法。

技术背景

电泳显示器(EPD)俗称电子纸，与其它平板显示相比，具有诸多优点，如阅读舒适、对比度高、双稳态耗电低(断电保持显示)、高分辨率(＞200dpi)、轻薄(厚度0.5毫米)、基板广泛(可柔性显示)、广视角(180度)；因而有广泛的应用前景，不仅将对信息记录相关行业带来革命性的变化，而且在电子书、电子图书馆、低耗可持显示器、大型的户外广告牌和可折叠的显示设备方面有着广阔而深远的应用前景。

目前进入实用阶段比较成熟的工艺方法有微胶囊电泳型(美国E-INK(电子墨水)公司的美国专利US 5961 804和US 5930026)、微杯电泳型(US20030063370)、电子粉流体型、胆固醇液晶型。

电泳显示基本原理：在微小区域内(微胶囊或微杯)，在两电极(透明电极、驱动电极)间直流电驱动下，带电的微粒(颜料颗粒或填料)发生电泳迁移而显示相应的颜色。

微胶囊由于耐溶剂性、机械性能、尺寸大小与均一性难于可控，存在易破裂、老化、寿命短等问题，制作难度大；由于微杯尺寸可控，材料性能稳定，有效地克服了微胶囊的缺点；而且由于微杯的限制，对外界扰动大大降低，更易达到“双稳”的结构；加入的电荷控制剂不损失即提高了电泳粒子的电荷密度，电泳粒子能全部聚集在显示平面，提高了对比度。由于微杯间壁厚度可以调整，大大提高了耐压、耐刮性能。这种微杯形成的方法因其特有的性能和较为切实可行的生产工艺正受到越来越多的关注。

美国SiPix Imaging(影像)公司的电子纸采用微杯技术，例如LiangRong-Chang、Chen Xianhai的卷轴工艺(US 20030063370)完成微杯的制作与封装，然而是基于精密模具的基础上，如果要改变微杯形貌或尺寸大小，则需要重新制作精密模具，成本大、制模工艺难度高，而且对整个流水线设备及工艺参数的改进，需要大量的人力物力财力；另外模具和微杯材料的脱膜也存在不少技术问题。

微杯结构也存在缺陷：例如美国SiPix Imaging(影像)公司最初制作的微杯结构易碎，主要由微杯内部材料的相互交联与收缩引起；该公司的XianhaiChen通过在热固塑料中加入质量浓度8％～15％的橡胶材料有效改善了微杯阵列的抗挠性。然而橡胶材料在四氯乙烯溶剂中会发生溶解或溶胀，所以不宜用于含有四氯乙烯的电泳液体系，不能解决在四氯乙烯中体系的柔性问题。

在国内制作电子纸微杯方面，浙江大学汪茫、陈红征、荣宇研究人员选择环氧丙烯酸酯预聚物为紫外光固化材料，在玻璃基材上制备了蜂巢形阵列；但当蜂巢大小和间隔的比值较大时，脱模时容易导致间隔的蜂巢壁变形；他们对于柔性基材上的微杯制备没有报道。

本发明所用的方法简单、设备低廉：采用光固化与普通光刻技术，通过匹配光固化胶液成分，适用于多种基材，如ITO(氧化铟锡)薄膜、ITO(氧化铟锡)玻璃、普通玻璃、石英玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜；只需普通的紫外光源，如高压汞灯、制版机；无需制作模具，只需要预先制作掩膜胶片，可通过正胶或负胶材料，实现微杯结构；目前印刷术与光刻法制作掩膜已经相当成熟，精度高、成本低。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用掩膜光刻法制备耐溶剂电子纸微杯的方法，以低聚物、单体、光引发剂、改性剂、表面活性剂等复配混合，涂布于预处理的基材上、预烘、掩膜曝光、显影液显影、水洗烘干制作电子纸微杯结构。

本发明的另一目的是提供用于制备耐溶剂电子纸微杯的材料。

本发明的耐溶剂电子纸微杯的制备方法是掩膜光刻法，如附图1～3所示，其制备过程是配制光固化胶液、涂布于预处理的基材上、预烘、加掩膜紫外光下曝光、用显影液显影、水洗、烘干即得所需的耐溶剂电子纸微杯结构。该方法包括以下步骤：

1)基材预处理工艺：将刚性或柔性基材在处理液中冲洗，干燥，得到表面清洁干净的刚性或柔性基材；所用的处理液是浓度为0.3～5wt％的碳酸钠水溶液、浓度为0.3～5wt％的氢氧化钠水溶液、去离子水、丙酮、乙醇中的一种或一种以上的混合物；