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——电子墨水显示效果的改进方法
文湖南师范大学附属中学 龙 村
随着kindle等电子墨水显示器的不断推广,电子墨水越来越受欢迎,这得益于它功耗低、超薄、在强光下可视、无闪烁、无辐射、可视角度大等优点.
电子墨水技术（电泳式电子纸）是一种屏幕技术,电子纸由电子墨水及两片基板组成,上面涂有由无数微小的透明颗粒组成的电子墨水胶囊,也叫微胶囊,颗粒直径只有人的头发丝的一半大小.只要调整颗粒内的染料和微型粒子的颜色,便能使电子墨水显现色彩和图案.
电子墨水技术的关键是调整电子墨水胶囊.这涉及电泳,电泳是悬浮在液体中的带电粒子在电场作用下所产生的运动.当对该分散系施加电场时,带电粒子就会在库仑力的作用下发生电泳.这时,可对促使电泳发生的电压进行控制,进而得到想要显示的内容.
微胶囊电泳显示的创新之处在于将颜料粒子和深色染料溶液包裹在微胶囊内,从而在微胶囊内实现显示.
制造微胶囊本身仅涉及较简单的化学知识,微胶囊制成后被称为胶质材料.它是细小的固态颗粒,承担液态的物理性质.这一物理性质使电子墨水具有广阔的应用市场.
为实现更广泛的应用,电子墨水的驱动方式尤为重要,可根据显示用途来决定它的驱动方式和电极结构.用作数字和简单图案显示时,可采用段电极和固定图形电极,而用作文字字符或图片显示时,一般采用矩阵电极进行驱动.
矩阵电极采用行列电极对像素点进行组合控制,在不改变控制电路复杂度的情况下,可大大提高图像的分辨率.目前应用最多的是有源矩阵驱动,它在扫描电极 X 和信号电极 Y 的矩阵像素点上附加集成开关元件和必要的电容器元件,排列成矩阵阵列,直接由独立的开关驱动各像素点.
如今,电子墨水最大的缺点就是刷新时间太长,有时甚至难以满足用户的需求.电泳粒子的响应时间可定义为粒子从一端极板运动到另一端的平均时间,响应时间是影响电泳器件显示性能的重要因素,减小电泳粒子的响应时间可直接加快显示器件的响应速度.目前得出的响应时间与各参数的关系为
式中,T 为粒子的响应时间,d 为电极间距,V 为电泳电压,η为黏度,ζ为电泳粒子的Zeta电位,ε为悬浮液介电常数.
黏度是度量流体黏性大小的物理量,又称黏性系数、动力黏度,是液体受外力作用移动时,分子间产生的内摩擦力的量度.
为实现电泳粒子良好的电泳效果,悬浮液应选用具有较低黏滞系数的溶剂.同时在电泳粒子的制备研究中,要求粒子表面尽可能光滑,以减小其迁移过程中的黏滞阻力,提高其流动性.椭球形或球形的粒子流动性最佳,从比表面积与机械强度考虑,球形粒子无疑是最佳选择.
Zeta电位是判断一个表征分散体系稳定性的重要指标.由于带电微粒吸引分散系中带相反电荷的粒子,在电场的作用下,固液相界面的双电层会沿着移动界面分离,双电层偏离产生的电位差就叫Zeta电位.
在电子墨水的制备中,增大ζ值可通过加入电荷控制剂来实现.电泳粒子为带电粒子,部分颗粒较大的电泳粒子所带电荷量不足以引起自身的电泳迁移,此时可加入某些可离解物质,即电荷控制剂,它可以与电泳微粒表面的功能性基团作用,使微粒表面产生较高的 Zeta 电势,在悬浮液中能以较快的速度运动.
两极板间距d对显示器件的响应速率的影响很大,因为d值直接影响电泳液上电场的大小,从而影响粒子的电泳速度.减小d值可直接增大电泳粒子上的电场场强,降低在器件上、下极板间施加的电压要求,加快器件的响应时间.但d值的减小会大大降低电泳粒子对分散介质的遮盖力,在宏观的视觉效果上,降低图像显示的对比度.综合以上因素,d的取值以0.5mm至2mm 为宜.
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