一种电润湿显示器用的极性流体和一种电润湿显示器

摘要

本发明公开了一种电润湿显示器用的极性流体和一种电润湿显示器，所述电润湿显示用的极性流体包括90～100质量份的离子液体和0～10质量份的表面活性剂，所述离子液体在介电材料表面的接触角大于90度，使用本发明提供的极性流体利于电润湿显示器的显色，具有电导率高、亲水性强和电润湿响应优良的优点。

权利要求

1.一种电润湿显示器用的极性流体，其特征在于，按质量计，包括90 100质量份的离子~液体和0 10质量份的表面活性剂，所述离子液体在介电材料表面的接触角大于90度，所述~离子液体的阴离子为四氟硼酸盐离子、六氟磷酸盐离子、二腈胺离子、硝酸盐离子中的至少一种，所述离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、有机胺类阳离子中的至少一种，所述咪唑类阳离子通式为 ，其中R1为-(CH2)nOH，n 任取 1、2、3、4、5； R2为-(CH2)xCH3，x任取 0、1、2、3、4、5，所述有机胺类阳离子的通式为CH3(CH2)yNH3+，y任取0、1、2、

3。

2.根据权利要求1所述的电润湿显示器用的极性流体，其特征在于，所述离子液体在介电材料表面的接触角大于100度。

3.根据权利要求1所述的电润湿显示器用的极性流体，其特征在于，n任取1、2、3， x任取0或1。

4.根据权利要求1所述的电润湿显示器用的极性流体，其特征在于，所述咪唑类阳离子为1-羟乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-羟丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-羟丁基-3-甲基咪唑阳离子中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的电润湿显示器用的极性流体，其特征在于，所述有机胺类阳离子为甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺中的至少一种。

6.一种电润湿显示器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电润湿显示用的极性流体。

说明书

一种电润湿显示器用的极性流体和一种电润湿显示器

技术领域

[0001] 本发明涉及极性导电流体领域，尤其是涉及一种电润湿显示器用的极性流体和一种电润湿显示器。

背景技术

[0002] 电润湿显示是基于疏水材料表面液滴接触角对电场的响应从而引起的宏观明暗的变化。电润湿显示器一般由上极板、下极板和被胶框封装在里面的极性流体和非极性流体组成，下极板由第一基板、第一电极层、绝缘层、疏水层和像素墙构成，上极板包括第二基板和第二电极层。极性流体和非极性流体是不互溶的，非极性流体多为溶解了染料的长链烷烃或硅油等，而目前常用的极性流体为水或者无机盐的水溶液，如：LiCl、NaCl、NaBr、KCl、CaCl2、NaNO3、MgSO4等。但是，水的一些物理性质会限制其应用，比如因为水较低的电导率，当水作为电润湿器件的极性相时，器件驱动电压高。虽然无机盐的加入引进离子提高了溶液的电导率，从而降低了驱动电压，但是同时对器件的电极层腐蚀加重。另外，2010年08月04日公开的专利(CN201080043651)中提出了其他类型的极性溶剂作为电润湿器件的极性相，比如醇、醚、酯等，但是这类流体的导电性一般比较差，需要加入具有离子离解能力的物质用于提高电导率，并且要求这类物质不会对电极造成腐蚀，因此可选的提高电导率的物质非常受限。这篇专利在极性溶剂中加入表面活性剂，因此可以通过表面活性剂分子的选择提高电导率。

[0003] 目前，也有文献报道将离子液体用于电润湿微透镜领域。电润湿微透镜的工作原理主要是基于加电时介电材料表面亲疏水性的变化引起的液体曲率的变化，从而对透过的光线产生发散或聚焦的效果。而电润湿显示器件是基于加电时介电材料表面亲水性提高导致对带颜色的非极性流体的排斥，使其被推倒像素的某个角落，此时透明的极性流体铺展在介电材料表面，器件不再显示非极性流体的彩色而是显示基底的颜色，从而实现了明暗的变化，达到显示效果。从二者工作原理的对比，我们可以知道两种器件对极性流体的要求有一定差异。首先，电润湿微透镜需要光线一直透过，因此其非极性流体不带颜色，即没有溶解染料，也就不存在极性流体对染料分子的萃取。而电润湿显示器件中非极性流体往往溶解染料而带有颜色，因此需要考虑极性流体对非极性流体中染料分子的萃取，通常采用紫外-可见分光光度计测量吸光度进行表征；其次，目前的显示器件如液晶显示等的电压普遍较低，因此同样作为显示器件的电润湿显示器件的驱动电压也希望越小越好，这样则需要极性流体在介电材料表面的接触角对低压敏感，而电润湿透镜则对电压要求不高，可以高达80V；此外电润湿显示器要求极性流体对介电材料表面是不亲的，要求非极性流体是亲介电材料的，而电润湿透镜因对凹凸液面的曲率有要求，则需要此接触角越大越好。综上可以看出，电润湿微透镜与电润湿显示器虽然都是基于电润湿的机理，但是对极性流体的要求不同，基于以上电润湿极性相的现状，需要寻找一种适合于电润湿显示器件用的极性相。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种电润湿显示器用的极性流体和一种电润湿显示器。

[0005] 本发明所采取的技术方案是：

[0006] 本发明提供一种电润湿显示器用的极性流体，按质量计，包括90～100质量份的离子液体和0～10质量份的表面活性剂，所述离子液体在介电材料表面的接触角大于90度。

[0007] 优选地，所述离子液体在介电材料表面的接触角大于95度。

[0008] 进一步地，所述离子液体在介电材料表面的接触角大于100度。

[0009] 进一步地，所述离子液体对染料的紫外吸光度小于1。

[0010] 进一步地，所述离子液体对染料的紫外吸光度小于等于0.5。

[0011] 进一步地，所述离子液体对染料的紫外吸光度小于等于0.1。

[0012] 优选地，所述离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、有机胺类阳离子中的至少一种。

[0013] 优选地，所述咪唑类阳离子通式为 其中R1为-(CH2)mCH3或-(CH2)nOH，m任取0、1、2、3、4、5，n任取1、2、3、4、5；R2为-(CH2)xCH3，x任取0、1、2、3、4、5。

[0014] 进一步地，m任取0、1、2、3，n任取1、2、3，x任取0或1。

[0015] 更进一步地，m任取0或1，n＝1或2，x＝0。

[0016] 优选地，所述咪唑类阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-羟乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-羟丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-羟丁基-3-甲基咪唑阳离子中的至少一种。

[0017] 优选地，所述有机胺类阳离子的通式为CH3(CH2)yNH3+，y任取0、1、2、3。

[0018] 进一步地，y任取0或1。

[0019] 进一步地，所述有机胺类阳离子为甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺中的至少一种。

[0020] 优选地，所述离子液体的阴离子为四氟硼酸盐离子、六氟磷酸盐离子、二腈胺离子、硝酸盐离子中的至少一种。

[0021] 优选地，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、Gemini型离子表面活性剂中的至少一种。

[0022] 进一步地，所述阴离子型表面活性剂包括长链烷基硫酸盐、长链烷基羧酸盐、长链烷基磺酸盐、长链烷基磷酸盐中的至少一种。

[0023] 进一步地，所述阳离子型表面活性剂为长链烷基胺盐，如十二烷基三甲基溴化氨。

[0024] 进一步地，所述非离子表面活性剂为聚醚类表面活性剂(Briji型)、Tween、Span中的至少一种。

[0025] 进一步地，所述两性表面活性剂为氨基酸表面活性剂、甜菜碱型表面活性剂中的至少一种。

[0026] 本发明还提供一种电润湿显示器，包括上述的电润湿显示用的极性流体。

[0027] 本发明的有益效果是：

[0028] 本发明提供一种电润湿显示用的极性流体，有效地避免了水溶液因电导率低而对电润湿器件电压的高要求以及无机盐溶液对器件电极层的腐蚀，本发明的极性流体对染料几乎不萃取，利于电润湿显示器的显色，具有电导率高、亲水性强和电润湿响应优良的优点，适用于电润湿显示器。

附图说明

[0029] 图1为实施例1-3、实施例6和对比例1的极性流体的电润湿曲线图；

[0030] 图2为实施例1-3和对比例1的极性流体的吸光度曲线图；

[0031] 图3为实施例1中的极性流体的电学开关效应图。

具体实施方式

[0032] 以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

[0033] 实施例1

[0034] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表1所示：

[0035] 表1：电润湿显示器用的极性流体

[0036]

[0037] 实施例2

[0038] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表2所示：

[0039] 表2：电润湿显示器用的极性流体

[0040]

[0041] 实施例3

[0042] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表3所示：

[0043] 表3：电润湿显示器用的极性流体

[0044]

[0045] 实施例4

[0046] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表4所示：

[0047] 表4：电润湿显示器用的极性流体

[0048]

[0049]

[0050] 实施例5

[0051] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表5所示：

[0052] 表5：电润湿显示器用的极性流体

[0053]

[0054] 实施例6

[0055] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表6所述：

[0056] 表6：电润湿显示器用的极性流体

[0057]原料 质量份
硝酸乙基胺 100

[0058] 实施例7

[0059] 本实施例提供一种电润湿显示器用的极性流体，配比如表7所示：

[0060] 表7：电润湿显示器用的极性流体

[0061]

[0062]

[0063] 对比例1：一种极性流体，配比如表8所示：

[0064] 表8：极性流体

[0065]

[0066] 对比例2：一种极性流体，配比如表9所示：

[0067] 表9：极性流体

[0068]原料 质量份
水 100

[0069] 取实施例1-7的极性流体和对比例1-2的极性流体，其用于电润湿显示器的各项性能参数如表10所示：

[0070] 表10：极性流体用于电润湿显示器的各项性能参数

[0071]

[0072]

[0073] 从表中可以看出，本发明提供的极性流体的电导率均远大于标准指标，即导电性满足电润湿要求，而对比例2水的电导率低，因此需要的驱动电压高。热分解温度也满足电润湿器件的要求。对比例1中的极性液体具有较高的紫外吸光度，即对实验所用的蓝色染料的萃取非常高，而本发明提供的极性液体紫外吸光度数值均比较低，适用于电润湿显示器件。优选离子液体对染料的吸光度小于1，更优小于等于0.5，更优小于等于0.1。

[0074] 取实施例1-3、实施例6的电润湿显示用的极性流体和对比例1中的极性流体，测试其在疏水层的表面接触角随电压的变化，得到的电润湿曲线如图1所示。实施例1-3中咪唑类离子液体和实施例6中有机胺类离子液体随电压有明显的接触角变化，即存在对疏水绝缘层润湿性对电压的响应，同时其初始接触角大于90度，且大于100度，即没有施加电压的时候实施例1-3和实施例6对疏水绝缘层是疏的，满足电润湿显示的要求。而具有C-F结构的双(三氟甲烷磺酰)亚胺(对比例1)的疏水性较高，初始接触角比较小、饱和电压比较低，饱和接触角比较小，不适合电润湿器件使用，此类疏水性高的、不适合电润湿显示器件用的还有三氟醋酸根、三氟甲烷磺酸根、双(全氟烷基磺酰基)亚胺等。

[0075] 取实施例1-3的电润湿显示用的极性流体和对比例1中的极性流体与蓝色染料混合，静置后取极性流体进行吸光度的测试，测试结果如图2所示。测试结果显示，对比例1中的具有C-F结构的1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体对染料的萃取程度非常高，而本发明的极性流体对染料萃取程度较低，尤其是HE-BF4和E-BF4对染料几乎没有萃取，更适宜应用于电润湿显示器件。取硝酸乙基胺(EAN)离子液体等有机胺类离子液体与蓝色染料混合静置后观察到离子液体颜色较浅，对染料萃取程度较低，同样也适宜电润湿显示器件的应用。

[0076] 取实施例1的极性流体制备得到电润湿显示器件，并进行电学开关，实验结果如图3所示，实验结果显示填充有本发明的电润湿显示用的极性液体的器件能够观察到明显的开关效应，表明本发明提供的极性流体适用于电润湿显示器件。另通过实验，硝酸乙基胺(EAN)离子液体等有机胺类离子液体同样表现出明显的开关效应，适用于电润湿显示器件。