3 Elektroforetik görüntüler (EPD)
Geçtiğimiz birkaç on yılda, düşük maliyetleri, düşük ağırlıkları,düşük güç tüketimiEPD'ler, yüklü süspansiyon parçacıklarının hareketine dayanarak hareket eden yansıtıcı ekranlardır.Dielektrik sıvıKarşı taraftan yüklü elektrot yönünde ve bu olarak bilinirElektroporez [20,25,26](Şekil 4Son zamanlarda, birçok ekran, Amazon Kindle, Hanvon ve OED Technologies gibi şirketler aracılığıyla pazara girdi.Bu alanda iki büyük şirket SiPix ve E-Ink.SiPix teknolojisi, plastik mikro kapaklardan oluşuyor.elektroforetik görüntü, çok ince, hafif ve rulo-rulo işlemiyle üretilen (Şekil 5)[27]Elektroforetik ekranın ve elektronik mürekkebin özellikleri aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
3.1 Elektroforetik görüntüleme (EPD) fonksiyonu
Elektroforez prensibi, yüklü parçacıkların hareketini ifade eder.süspansiyon sıvısıElektrotlar arasındaki elektrik alanı hücrede kullanıldığında,Parçacıklar elektrik yüküne göre göç eder ve süspansiyon sıvısı sabit kalır.[20,28,29]Bu nedenle, elektroforetik parçacıklar EPD'lerin ana bileşenlerinden biridir. Genellikle, bir şarjı olan küresel bir parçacık,Elektrik alanı altında (E) ve elektroforetik bir sıvıda asılıDört kuvvetin etkisi altındadır: elektrik, yüzerlik, yerçekimi ve gerilemeviskoz kuvvetler, iki değerli elektrot ve karşıt kutup arasında hareket ederken[30]Helmholtz-Smoluchowski denklemi[3](Eq.(1)) yüklü bir parçacığın elektroforetik hızını (U) tanımlamak için kullanılır.EP, Exve μ değerleriDielektriksıvının sabit,Zeta potansiyeliParçacığın,uygulanan elektrik alanıElektroporetik zeta potansiyeli (ξ)EPElektrophoresis, yüklü parçacıkların sabit bir çözeltinin içinden hareket etmesine neden olur.viskozlukTaşıma ortamının ve dielektrik davranışının, siyah ve beyaz parçacıkların büyüklüğü ve yük yoğunluğunun,Mikrokapsül kabuğunun kalınlığı ve dielektrik seviyesi EPD'nin işlevini ve performansını etkileyebilir.Parçacıkları sıvı ortamda istikrarsız hale getirmenin bir yolu, dağılım çözücü ve parçacıklar arasındaki yerçekiminin telafi edilmesidir ve sonuç olarak çöküntüyü azaltır.[31].
Genel olarak, renkli süspansiyonlar veya dağıtılmış yüklü parçacıkları içeren EPD'ler,Dielektrik ortamBir hücrede, yaklaşık bir mikron uzaklıkta yerleştirilen iki iletken, şeffaf ve paralel elektrotla zıt renkler oluşturur.
1960'lardan bu yana, EPD'ler (EPD'ler) yansıtıcı bir ekran türü olarak geliştirildi.Bu teknolojinin, basılı kağıtlara benzer geniş görme açısı ve yüksek kontrast oranları gibi birçok avantajı vardır.EPD, elektronik kağıt yapmak için ilk ve temel seçimdir.Toplulaşma ve birleştirme, endüstride uygulamalarını sınırlayan ciddi sorunlardan bazılarıdır..
3.2 E Ink ile EPD ekranının görüntü kalitesindeki etkili parametreler
Elektroforetik parçacıkların özellikleri görüntü kalitesini belirlemenin anahtarıdır. Geliştirilmiş görüntü kalitesi, dar boyut dağılımına sahip çok küçük parçacık boyutu gerektirir.Resimleri doğru bir şekilde oluşturmak ve kontrol etmek için büyük yüzey yükü, yüksek kontrast oranı, hızlı tepkiuygulanan voltaj, kabukta kullanılan şeffaflık, ışık istikrarı ve mürekkebin istikrarlı dağılımı ve diğer parametreler.yüzey morfolojisi, yüzey yükleri ve özel kararlılık[32?? 34]Dolayısıyla, E Mürekkep mikro kapsüllerinin karakterize edilmesi için, ultraviyole görünen spektroskopi (UVV), Optik Görüntü Mikroskopisi,Fourier Değiştirilmiş Kızılötesi Spektroskopi(FTIR), Tarama Elektron Mikroskopu (SEM), Zeta Potansiyeli, Dinamik Işık Scattering (DLS) ve elektroforetik hücre kullanıldı[34?? 41].
Daha önce belirtildiği gibi, elektroforetik parçacıkların uzaysal istikrarı, zeta potansiyelinin ölçümünden belirlenen görüntü kalitesini belirlemede kilit bir faktördür.Zeta potansiyeli, kolloidal sistemlerin potansiyel istikrarı için bir faktördür.Eğer süspansiondaki tüm parçacıkların pozitif veya negatif yükleri varsa, parçacıklar birbirlerini itme eğilimindedirler ve bütünleşme eğilimleri göstermezler.Benzer yükü olan parçacıkların birbirlerini itme eğilimi doğrudan zeta potansiyeline bağlıdır.Genel olarak, süspansiyonun istikrarlı ve istikrarsız sınırı zeta potansiyeli ile belirlenebilir.30 mV'den büyük veya -30 mV'den küçük zeta potansiyeli olan parçacıkları içeren süspansiyonlar istikrarlı olarak kabul edilir.[42].
Ayrıca renkli ekranlar renkli boyalar veyaOrganik pigmentlerRenkli elektroforetik olarakNanopartiküllerElektronik mürekkeplerdeki boya veya pigment iyi parlaklığa sahip olmalı, renkGüçve ışık, ısı veçözücü direnciDaha geniş bir uygulama yelpazesi için önerilmesi için büyük potansiyel sunabilecek[43?? 45]EPD'lerde iyi elektronik mürekkep, uzun süreli süspansiyon istikrarı ve elektroforetik süspansiyonda daha yüksek yüzey yükü elde edebilir.[37,46,47]Bazı nanopartiküller bazı modifiyecilerle bile değiştirildi.polietilen [34,46,48,49]ve oktadesilamin[32,50,51]EPD'lerin uygulanması için.uygulanan elektrik alanıParçacıkların yüzey yükü yüksek olması gerekir.- 5¥10-6cm2/Vs, çözücü ile yoğunluk farkı 0,5 g/cm'den azdır3ve uygun çapı yaklaşık 190 ∼ 500 nm[30,52].
3.3 Elektronik mürekkep (E mürekkep) veya elektroforetik mürekkep
E Mürekkep kimya, fizik ve elektronik birliğinin doğrudan bir sonucudur.EPD için E Mürekkep kompozisyonu, elektrikli bir ortamda dağılan şarjlı renkli malzeme veya mikro kapsüller gibi elektroforiz parçacıkları ve şarj kontrol ajanı içerir.[22?? 24]Cihaz ve yukarıda belirtilen çalışma prensibine dayanarak, bu teknolojinin önemli malzemeleri arasında renkli parçacıklar (boyalar/pigmentler), mikro kapsül kabuğu,yalıtım yağı ve yük kontrol maddeleri ve stabilizatörleriAşağıdaki bölümler bu bileşenlerin her birini açıklar.
3.3.1 Çekirdek için renkli parçacıklar olarak boyalar/pigmentler
Daha önce de belirtildiği gibi, nano-mikro-metre boyutundaki renkli parçacıklar elektroforetik fonksiyonları değerlendirmek için kilit malzemelerdir.;çökeltme miktarını azaltmak, yoğunluk süspansiyon çözücü ile özel olarak uyumlu olmalıdır, çözücüde çözünürlük yeterince düşük olmalıdır,Parlaklık, etkili optik performansı sağlamak için yüksek olmalıdır., yüzey kolayca şarj edilebilir olmalıdır, seri üretimi sağlamak için pigmentlerin uygun şekilde kararlı ve kolayca arındırılabilir olması gerekir.Mikrokapsüllere veya piksellere kapsulanma durumunda, kapsül yüzeyine veya pikselle parçacıkların emilişi önlenmelidir.EPD uygulamaları için çeşitli malzemeler araştırılmıştır.[9,53 ¢61]- Evet.2 [38,62]Karbon siyah[41], SiO2 [63]Al.2O.3 [58], sarı pigment[34,64], kırmızı pigment[32,65]Toluidin kırmızısı, ftalosiyanin mavi ve magnezyum moru araştırmalarda çok fazla dikkat çeken inorganik malzemelerdir.[66 ¢ 69]ve phthalocyanine yeşil[51,70]Genel olarak, boyalar/pigmentlerNanometrebüyüklüğü, orijinal durumlarda bir çözeltide dağılır, ardından çekirdek kabuk yapısı oluşturmak için polimer malzemelerle kaplanır.Asetil grubu veya halogenler tipik uzun zincirli organik malzemelerdir.Hidrojen bağlarıDoğada kullanılabilirlik ve yüksek parlaklık, EPD cihazlarının uzun süredir sırasıyla siyah karbon ve titanyum dioksitten oluşan siyah ve beyaz parçacıklarla üretilmesinin nedenidir.Bu iki malzeme de iletken olduğu için, istenen gereksinimlerkaplama polimerleriÜzerinde[71].
Kontrast nedeniyle görüntü kalitesinde, beyaz pigmentin özellikleri çok önemlidir.2Beyazlığı ve mükemmel optik ve yansıma özellikleri nedeniyle yaygın bir beyaz pigment olarak.Bu pigmentin en önemli sorunu yüksek yoğunluğu nedeniyle süspansiyondaki istikrarsızlığıdır.Geçtiğimiz on yılda, araştırmacılar bu sorunu çözmek için yoğun bir şekilde çalışmışlar ve TiO gibi boş nanopartiküller gibi çözümler önermişlerdir.2 [72], TiO2Değiştirici ile değiştirilmiş[62,73]ve TiO2polimerle kaplanmış[22,43,74]Comiskey et al. ilk kez E Mürekkep mikro kapsüllerini, mavi bir sıvıda dağılmış beyaz parçacıklarla rapor ediyor.in situ polimerizasyonUreya ve formaldehit.Özel ağırlık4,2'lik bir beyaz parçacık olarak yansıma ve yüksek renk saflığı için kullanılmıştır.[75]Polietilen, spesifik ağırlığı azaltmak için titanyum dioksit üzerine bir kaplama olarak ve uygulanan elektrik alanına yanıt vermek için parçacıkların yüzey modifikasyonu olarak kullanıldı.,- Evet.Yanıt süresi0. 1 saniye olarak rapor edildi.Şekil 6(a) Mikro kapsüle edilmiş bir elektroforetik parçacık, karşı yüklü iki elektrot arasında yerleştirildiğinde,şarjlı parçacıklar bir akım uygulayarak yönlendirilir, aksi takdirde karşı yüklü elektrotlara doğru yönlendirilir.Bu durumda, bir izleyici parçacığa yukarıdan baktığında, negatif yüklü beyaz bir arka plan görür.Pozitif elektrotEk olarak, b) bölümünde elektrik alanına yerleştirilmiş elektroforetik mikro kapsüllerin orijinal örneklerinin fotomikro grafiği gösterilmektedir.[75].
Yang ve arkadaşları, titanyum dioksit parçacıklarını Vinyl Triethoxysilane (VTES) ile Sol-Gel yöntemiyle TiO üzerinde akış grupları aşılaması yoluyla değiştirdiler.2Parçacık yüzey.2Parçacıklar, karanlık ortamda kontrast için mükemmel özelliklere sahiptir ve E Mürekkebi üretiminde beyaz elektroforetik parçacıklar olarak yaygın olarak kullanılır.Çünkü bu parçacığın yoğunluğu yüksek., Van der Waals çekimi yeterli değildir ve toplanmaya, hızlı bir şekilde çöküşe yol açar ve elektrik alanına yavaş bir tepki gösterir.Yüzey değişimi üzerine kapsamlı araştırmalar yapılmıştır.Bu çalışmada FTIR'in sonuçları 560 ve 670 cm'de yeni zirveleri doğruladı.-1germe titreşimlerinden kaynaklanan dalga boyları ve 12,020 ve 1120 cm'lik iki zirve- 1Bu nedenle, VTES'in TiO'ya da aşılandığı gösterildi.2Değiştirilmiş parçacık boyutu, çok dar bir dağılımla 100~200 nm aralığında rapor edilmiştir.[37]Son zamanlarda,Silikon nanopartikülleriprototaypta 180 ‰ 191 ms yanıt süresi ile rapor edildi.elektroforetik görüntü [30]Şu anda EPD'ler ürünleri yanıt süresi ve yenileme süresi olarak sırasıyla 260~300 ms ve 1000 ms ile beyazdan siyah renklere 16 Gy seviyeleri gösterebilir.[5]Beyaz pigmentlerin ticarileştirilmesine rağmen, hala mekansal olarak hızlı tepki gösterme özelliklerini iyileştirme ihtiyacı vardır.
Tam renkli ekran, siyah ve beyaz EPD'lerde görüntü elemanlarının her birini bölüp RGB (kırmızı, yeşil, mavi) ve CMY (mavi, kırmızı, mavi) gibi yatay renkli filtreler yerleştirerek geliştirilebilir.Sarı) dizileri[76]Bununla birlikte, renkli filtreler çok miktarda yansıyan ışığı emiyor, bu da düşük kontrast ve parlaklığa yol açıyor.Çalışmaların odak noktası, renkli görüntüler için üç renkli elektroforetik parçacıkların hazırlanmasıdır (CEPD)Kapsüle boya ve değiştirilmiş pigment elektroforetik parçacıkların sentezi için kullanılır.Renkli mürekkep hazırlanması, renkli malzemenin polimerlere yerleştirilmesiyle elde edildi.Polistiren, poli (N vinil pirrolidon), poli (metil metakrilat) ve bazı diğerKopolymerler [23,24]Bununla birlikte, düşük görünürlük ve zayıf ışık istikrarı gibi bazı dezavantajlar CEPD'de boyaların kullanımını sınırlamaktadır.Daha iyi kararlılık ve daha yüksek renk gücü CEPD için daha uygun olduğunu gösterir[77]CEPD'de uygulanan boyaların hazırlanması için, aşağıdaki bölümlerde listelenen çok sayıda yöntem kullanılmıştır.
3.3.2 Etrafındaki renkli malzemenin kabuğu malzemeleri
Bu teknolojide, mikro kapsüller veya mikropiksellerelektroforetik görüntüElektrophoretic görüntüleme için en önemli rolü, renkli parçacıkları ve ortamı kapsulaştırmaktır.Sadece iyi bir şeffaflığa ve düşük bir iletkenliğe sahip olmakla kalmamalı, aynı zamanda içindeki malzemelerle de uyumlu olmalıdır.Başka bir özellik demekanik kararlılıkAynı zamanda esnekliği korurken.Organik polimerlerPolyamine gibi,Polyuretan,Polisülfonlar, polietilen asit, selüloz, jelatin, Arap sakızı vb. en uygun seçenekler olarak kabul edilir.[32,55,78-87]Seçilen malzemelere göre, mikro kapsüllerin üretimi için, üre-formaldehit reçini oluşturmak için formaldehit ve üreyanın in situ polimerizasyonu da dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılmıştır.[3,28,82,88]ve jelatin ve Arap sakızının bileşik pıhtılaşmasıKompozit film [79,89,90].
3.3.3 Dielektrik sıvı ortam
Mikro kapsüllerin içinde sıvı ortamda renkli parçacıkların bir süspansiyonu vardır.elektroforetik görüntüBu cihazların temel gereksinimlerine dayanarak ortam, termal ve kimyasal kararlılık, uygunyalıtım özellikleri(dilektrik sabit 2'den büyük), neredeyse aynıyansıtıcılıkParçacık yoğunluğu ve taşımalarına karşı düşük direnci ve nihayetinde çevre dostu doğası.Organik çözücülerveya alkilen, aromatik/alifatik hidrokarbon, oksozilan vb. gibi formüle edilmiş çözücüler yukarıda belirtilen gereklilikleri karşılayabilir.[57,71,79,91,92]En yaygın kullanılan yöntemlerden biri, 2-fenilbutan-tetrakloroetilen, izopar L-tetrakloroetilen ve n-haxane-tetrakloroetilenin formüllenmesidir.Yüksek ve düşük yoğunluklu florlu çözücü ve hidrokarbonun karıştırılması, yoğunluğu doğru bir şekilde ayarlamak için yaygın bir yoldur..Tablo 1EPD'lerin uygulanmasında kullanılan bazı çözücüleri gösterir.
| Solvent | Moleküler yapısı |
|---|