一种电子纸膜及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于电子纸墨水屏技术领域，具体涉及一种电子纸膜及其制备方法和应用。


背景技术：

2.电子墨水是一种通电时可改变自身颜色的新型显示材料，一般由许多封装有电泳液的透明微胶囊组成。封装在微胶囊中的电泳液通常由白色或黑色的电泳粒子、电泳溶剂和电荷控制剂组成。通过控制白色或黑色电泳粒子的电泳运动，可以使微胶囊表面的颜色发生变化。将大量电子墨水微胶囊有序地排列在屏幕的上、下电极基板之间，在交流电压驱动下就可实现文字或图像的显示。电子墨水技术与传统显示技术相比具有可弯曲、功耗低、耐冲击和阅读不易疲劳等优点，成为未来极具发展潜力的显示技术之一。正因为以上优越性，现如今电子纸显示装置在电子阅读器及无线电子标签领域运用广泛，消费者要求轻薄、显示良好、触摸功能灵敏稳定的电子纸类显示设备。目前国内外畅销电子书阅读器如盛大公司的bambook系列、亚马逊公司的kindle系列等产品，均使用了美国e-ink公司生产的电子墨水屏幕，而对于电子纸是如何制备得到的，还不清楚。因此，如何制备得到一种性能优异的电子纸膜的方法成为人们研究的热点。
3.cn206311871u公开了一种电子纸显示装置。所述电子纸显示装置本实用新型涉及一种电子纸显示装置，包括：一基板，具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有薄膜晶体管电路层；触控电路层，形成于所述第二表面上；电子纸膜，所述电子纸膜包括：相对设置的透明封装保护膜层和封装保护膜层，所述透明封装保护膜层设置于所述薄膜晶体管电路层上；电极层，设置于所述封装保护膜层靠近所述透明封装保护膜层的一面；电子墨水层，设置于所述透明封装保护膜层和所述电极层之间。该技术方案并未公开电子纸膜的制备方法。
4.cn113741113a公开了一种可承压电子纸膜及其制作工艺。所述可承压电子纸膜的制作工艺包括以下步骤：将粒径为1～100微米的支撑粒子加入电子墨水微胶囊中混合均匀得到涂覆液，将所述涂覆液涂布于电极基板一的表面，然后将电极基板二覆盖于所述涂覆液上，所述电极基板一与所述电极基板二将所述涂覆液封装于两个电极基板之间，即可得到所述可承压电子纸膜。该技术方案中通过将支撑粒子加入电子墨水微胶囊中起支撑作用，可增强电子纸膜抵抗外部压力的能力，提高其弯曲形变的能力，减少电子纸膜承受热胀冷缩引起的应力，提高其综合力学性能，但是制备得到的电子纸膜的阻水性较差。
5.cn213934491u公开了一种电子纸膜单元、电子纸封装结构及电子器件。所述电子纸膜单元包括：油墨层、设置在所述油墨层上的ito电极层、设置在所述ito电极层上的pet阻隔膜层；至少在所述油墨层的四周设有防水膜。该技术方案提供的电子纸膜单元的抗压能力较差。
6.电子纸膜材作为电子纸显示膜组最为重要的部件，其对生产的工艺要求非常高，主要为工艺的一致性和时效性；由于电子纸膜对水汽和环境非常敏感，若工艺有差别或生
产节拍不同，生产出来的产品显示颜色会有差别，对于调试波形压力会很大，因此需要电子纸膜具有较好的阻水性。
7.综上所述，如何提供一种简单便捷的制备方法，用于制备具有较高阻水率、较低阻值和较高抗压能力的电子纸膜，已成为目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电子纸膜及其制备方法和应用。本发明中通过对电子纸膜结构的设计，并进一步通过特定的制备方法制备得到了具有较高阻水率、较低阻值和较高抗压能力的电子纸膜，适用于制备电子纸膜组。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.第一方面，本发明提供一种电子纸膜，所述电子纸膜包括依次叠加设置的铝膜、胶体层、密封层、胶囊层、导电层和基材层；
11.所述胶囊层包括胶囊框和设置于胶囊框内的电子墨水。
12.本发明中，通过对电子纸膜结构的设计，进一步通过密封层的设计，使电子纸膜具有较好的阻水效果、较低阻值和较高抗压能力。
13.以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
14.本发明中，对于胶体层的材料没有特殊限定，只需其能形成透明胶体层即可(胶体层的透明度≥92％)，本领域常用的胶黏剂均适用制备胶体层，也可使用双面胶制备胶体层，示例性的包括但不限于：透明胶黏剂或者透明双面胶。同时，本发明对于胶体层的厚度没有任何特殊的限定，只需其能满足将铝膜和密封层贴合即可。
15.作为本发明的优选技术方案，所述密封层包括相贴合的氧化硅层和氮化硅层；
16.所述氧化硅层与胶体层远离铝膜的一侧相贴合，氮化硅层与胶囊层远离导电层的一侧相贴合。
17.本发明中，通过对密封层结构的设计，可以使电子纸膜具有较高的阻水率和较好的抗压能力。氧化硅具有较高的阻水率，氮化硅具有较好的抗压能力，通过二者的共同使用，可以进一步提高电子纸膜的阻水率和抗压能力。
18.作为本发明的优选技术方案，所述氧化硅层和氮化硅层的厚度各自独立地选自0.5～5μm，例如可以是0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等。
19.优选地，所述密封层的厚度为1～10μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。
20.本发明中，通过控制密封层的厚度在特定的范围内，制备得到的电子纸膜既具有较好的阻水性和抗压能力，又具有轻薄的特点。若其厚度较小，则制备得到的电子纸膜的阻水性和抗压能力较差；若其厚度过大，则制备得到的电子纸膜的厚度较大，不利于其后续使用。
21.作为本发明的优选技术方案，所述胶囊层的材料包括正性光刻胶。
22.作为本发明的优选技术方案，所述导电层的材料选自ito或透明合金中的任意一种。
23.优选地，所述ito选自常规ito或高温ito。
24.优选地，所述透明合金的电阻为5～200ω，例如可以是5ω、10ω、20ω、40ω、60ω、80ω、100ω、120ω、140ω、160ω、180ω或200ω等。
25.优选地，所述透明合金包括镁银合金。
26.需要说明的是，本发明中对于镁铝合金中金属镁和金属银的质量比没有特殊限定，只需镁铝合金的透过率≥50％即可。
27.需要说明的是，本发明中可根据电子纸膜的实际应用，选用不同的导电层的材料制备导电层，例如，若电子纸膜用于较高温情况，可选用高温ito制备导电层；若需要电子纸膜具有低电阻特性，则可选用透明合金制备导电层。
28.优选地，所述导电层的厚度为0.1～30nm，例如可以是0.1nm、0.5nm、1nm、2nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm或30nm等。
29.作为本发明的优选技术方案，所述基材层远离导电层的一侧还依次设置有oca层和保护膜。
30.优选地，所述oca层的材料包括oca光学胶。
31.优选地，所述保护膜选自pet膜。
32.需要说明的是，本发明中对于基材层材料的具体选择和厚度没有任何特殊的限定，本领域常用的基材层材料均适用。
33.同时需要说明的是，本发明中对于oca层的厚度没有特殊限定，只需满足将基材层和保护膜贴合即可。
34.第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的电子纸膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
35.(1)在基材层的任意一侧蒸镀导电层材料，得到相贴合的基材层和导电层；
36.(2)在导电层远离基材层的一侧涂覆正性光刻胶，通过光刻成型法，使用曝光机进行光刻，得到胶囊框；
37.通过喷墨打印，在胶囊框内设置电子墨水，得到胶囊层；
38.(3)通过薄膜封装的方法，在胶囊层远离导电层的一侧设置密封层，进行密封；
39.(4)在密封层远离胶囊层的一侧设置胶体层，然后将铝膜置于胶体层远离密封层的一侧，进行复合，得到所述电子纸膜。
40.本发明中，通过特定的制备方法，制备得到了电子纸膜，所述制备方法简单便捷；且制备得到的电子纸膜的成本较低，产品良率较高，适于工业化生产制备。
41.作为本发明的优选技术方案，步骤(1)中所述蒸镀的速率为例如可以是或等。
42.优选地，步骤(2)中所述曝光机的精度≥1μm。
43.优选地，步骤(2)中所述曝光机对正性光刻胶的解析度≤1μm。
44.本发明中，可以使用cvd设备，通过薄膜封装的方法制备密封层。
45.作为本发明的优选技术方案，步骤(4)所述复合后还包括后处理步骤。
46.优选地，所述后处理的方法为：在基材层远离导电层的一侧涂覆oca光学胶，然后将保护膜置于oca光学胶远离基材层的一侧，进行复合。
47.本发明中，电子纸膜的制备方法包括如下步骤：
48.(1)在基材层的任意一侧蒸镀导电层材料，得到相贴合的基材层和导电层；
49.(2)在导电层远离基材层的一侧涂覆正性光刻胶，通过光刻成型法，使用曝光机进行光刻，得到胶囊框；其中，曝光机的精度≥1μm，曝光机对正性光刻胶的解析度≤1μm；
50.通过喷墨打印，在胶囊框内设置电子墨水，得到胶囊层；
51.(3)通过薄膜封装的方法，将密封层材料在胶囊层远离导电层的一侧进行密封，得到密封层；
52.(4)在密封层远离胶囊层的一侧设置胶体层，然后将铝膜置于胶体层远离密封层的一侧，进行复合；
53.在基材层远离导电层的一侧涂覆oca光学胶，然后将保护膜置于oca光学胶远离基材层的一侧，进行复合，得到所述电子纸膜。
54.第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的电子纸膜在电子纸膜组中的应用。
55.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
56.本发明中通过对电子纸膜结构及材料的设计，并进一步通过特定的制备方法制备得到了具有较高阻水率、较低阻值和较高抗压能力的电子纸膜，适用于制备电子纸膜组，其阻水率≤8
×
10-3
g/m2/day，具体为2
×
10-5
～8
×
10-3
g/m2/day，阻值为8～12ω。同时，本发明提供的制备方法简单便捷，产品良率较高，适于电子纸膜的工业化生产制备。
附图说明
57.图1是本发明提供的电子纸膜的结构示意图；
58.其中，1-铝膜，2-胶体层，3-密封层，4-胶囊层，5-导电层，6-基材层，7-oca层，8-保护膜，31-氧化硅层，32-氮化硅层，41-胶囊框，42-电子墨水。
具体实施方式
59.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
60.下述实施例和对比例中部分组分来源如下所述：
61.铝膜：美国3m，厚度125μm；
62.双面胶：美国3m；
63.正性光刻胶：新应材；
64.pet膜：美国3m，厚度50μm；
65.oca光学胶：美国3m；
66.热熔胶：美国3m。
67.实施例1
68.本实施例提供一种电子纸膜及其制备方法，所述电子纸膜的结构示意图如图1所示，其包括依次叠加设置的铝膜1、胶体层2、密封层3、胶囊层4、导电层5、基材层6、oca层7和保护膜8；
69.其中，胶体层2由双面胶制备得到，厚度为10μm；
70.密封层3包括氧化硅层31、氮化硅层32，厚度均为2μm；
71.胶囊层4包括胶囊框41和设置于胶囊框41内的电子墨水42，胶囊层4由正性光刻胶制备得到的；
72.导电层5由镁银合金制备得到；
73.基材层6和保护膜8均为pet膜层，厚度为50μm；
74.oca层7由oca光学胶制备得到，厚度为25μm。
75.上述电子纸膜的制备方法如下：
76.(1)在基材层6的任意一侧蒸镀镁银合金，得到相贴合的基材层6和导电层5；
77.(2)在导电层5远离基材层6的一侧涂覆正性光刻胶，通过光刻成型法，使用曝光机进行光刻，得到胶囊框41；其中，曝光机的精度≥1μm，曝光机对正性光刻胶的解析度≤1μm；
78.通过喷墨打印，在胶囊框41内设置电子墨水42，得到胶囊层4；
79.(3)通过薄膜封装的方法，在胶囊层4远离导电层的一侧依次设置氮化硅32层和氧化硅层31，进行密封，得到密封层3；
80.(4)在密封层3远离胶囊层4的一侧设置双面胶，然后将铝膜1置于双面胶远离密封层3的一侧，进行复合；
81.在基材层6远离导电层5的一侧涂覆oca光学胶，然后将保护膜8置于oca光学胶远离基材层6的一侧，进行复合，得到所述电子纸膜。
82.实施例2
83.本实施例提供一种电子纸膜及其制备方法，所述电子纸膜的结构示意图如图1所示，与实施例1的区别在于：氧化硅层31、氮化硅层32的厚度分别为0.5μm，其他条件与实施例1相同。
84.实施例3
85.本实施例提供一种电子纸膜及其制备方法，所述电子纸膜的结构示意图如图1所示，与实施例1的区别在于：氧化硅层31、氮化硅层32的厚度分别为5μm；其他条件与实施例1相同。
86.实施例4
87.本实施例提供一种电子纸膜及其制备方法，所述电子纸膜的结构示意图如图1所示，与实施例1的区别在于：氧化硅层31、氮化硅层32的厚度分别为0.2μm；其他条件与实施例1相同。
88.实施例5
89.本实施例提供一种电子纸膜及其制备方法，所述电子纸膜的结构示意图如图1所示，与实施例1的区别仅在于：氧化硅层31、氮化硅层32的厚度分别为7μm；其他条件与实施例1相同。
90.对比例1
91.本对比例提供一种电子纸膜及其制备方法，其包括依次叠加设置的铝膜、热熔胶层、胶囊层、导电层、基材层、oca层和保护膜；
92.其中，所述胶囊层包括胶囊框和设置于胶囊框内的电子墨水；
93.热熔胶层的厚度为10μm；
94.铝膜、胶囊层、导电层、基材层、oca层和保护膜中各层材料及厚度均与实施例1相同。
95.上述电子纸膜的制备方法如下：
96.(1)在基材层的任意一侧蒸镀镁银合金，得到相贴合的基材层和导电层；
97.(2)在导电层远离基材层的一侧涂覆正性光刻胶，通过光刻成型法，使用曝光机进行光刻，得到胶囊框；其中，曝光机的精度≥1μm，曝光机对正性光刻胶的解析度≤1μm；
98.通过喷墨打印，在胶囊框内设置电子墨水，得到胶囊层；
99.(3)在胶囊层远离导电层的一侧涂覆热熔胶，然后将将铝膜置于热熔胶远离胶囊层的一侧，进行复合；
100.在基材层远离导电层的一侧涂覆oca光学胶，然后将保护膜置于oca光学胶远离基材层的一侧，进行复合，得到所述电子纸膜。
101.对比例2
102.本对比例提供一种电子纸膜，购自美国e-ink公司。
103.对上述实施例和对比例提供的电子纸膜的性能进行测试，测试方法如下：
104.阻水性：在40℃/90％rh条件下使用mocon仪器进行测试；
105.阻值：使用四探针电阻率/方阻测试仪进行测试。
106.上述实施例和对比例提供的电子纸膜的性能测试结果如下表1所示：
107.表1
[0108][0109][0110]
由表1的内容可知，本发明中通过对电子纸膜结构及材料的设计，并进一步通过特定的制备方法制备得到了具有较高阻水率、较低阻值的电子纸膜，适用于制备电子纸膜组，其阻水率≤8
×
10-3
g/m2/day，阻值为8～12ω。
[0111]
与实施例1相比，若仅采用氧化硅或氮化硅作为密封层材料(实施例3-4)，则制备得到的电子纸膜的阻水性和抗压能力较差。
[0112]
与实施例1相比，若密封层的厚度过小(实施例7)，则制备得到的电子纸膜的阻水性和抗压能力较差；若密封层的厚度过大(实施例8)，则会提高电子纸膜的生产成本，不利于工业化生产，且制备得到的电子纸膜的厚度过大，可能会影响电子纸膜的后续使用。
[0113]
与实施例1相比，若电子纸膜中未设置密封层(对比例1)，则制备得到的电子纸膜的阻水性和抗压能力较差。
[0114]
通过实施例1和对比例2的相关数据对比可知，本发明中通过对电子纸膜结构及材料进行设计，并通过特定的制备方法，制备得到了性能优异的电子纸膜，且本发明提供的制备方法简单便捷，产品良率较高，适于工业化生产制备。
[0115]
综上所述，本发明中通过对电子纸膜结构及材料的设计，并进一步通过特定的制备方法制备得到了具有较高阻水率、较低阻值的电子纸膜，且本发明提供的制备方法简单便捷，产品良率较高，适于电子纸膜的工业化生产制备。
[0116]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。