一种快速响应的量子点电子纸显示器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种快速响应的量子点电子纸显示器及其制备方法，包括形成有第一电极层的上基板和形成有第二电极层的下基板，以及设置在所述第一电极层和第二电极层之间的离子液体墨水层，所述离子液体墨水层中分散有双半包覆结构的粒子。本发明专利技术能够实现快速响应、可调白光色温以及电子纸高色域彩色显示。

A fast response quantum dot electronic paper display and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种快速响应的量子点电子纸显示器及其制备方法
本专利技术涉及显示器
，涉及一种快速响应的量子点电子纸显示器及其制备方法。
技术介绍
电子纸是一种类纸的、具备记忆功能并采用反射式、可重复变更内容的显示器。为了满足人类社会低碳节能与可持续发展的要求，电子纸显示技术凭借其低功耗和轻便易携带等特点，在电子阅读、个人电子、产品传媒等方面都表现出了很大的发展前景。电子纸的显示原理有微胶囊化电子墨水、旋转球显示、电化学反应显示、色粉显示、微杯型电泳显示、电致变色显示、电泳沉积显示、电润湿显示、胆固醇液晶显示、微机电系统显示等。市场占比很高的电泳显示方式电子纸主要包括三种：微胶囊化电子墨水电子纸、微杯型电泳显示电子纸和色粉显示方式电子纸。其基本原理都是通过控制极板电压实现电泳颗粒的迁移进行显示。其中，微胶囊化电子墨水显示方式和微杯型电泳显示方式都存在反应速度慢和响应时间慢的缺点，而色粉显示相应时间快但需要较高的驱动电压，且色粉显示的彩色化是电子纸技术的重大突破点和未来重点发展目标。传统旋转球电子纸技术是一种以每半球分别涂成黑与白两色的球形微粒，由电场来控制其旋转，由黑色和白色来显示图像的方式。当薄膜上下表面加上电极时，双色微粒便转动使黑或白半球朝上，从而可以显示图像；当上下极板电极极性没有改变或撤掉电源时，微粒将保持当前状态直到下一次极性变化。双色微粒可以由着色的塑料通过机械方法制备，但工艺复杂且难于实现完全翻转，对比度也相对较低，不能实现彩色化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种快速响应的量子点电子纸显示器及其制备方法，通过用双半包覆粒子的转动代替传统电泳移动来实现快速响应的量子点电子纸显示。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种快速响应的量子点电子纸显示器，包括形成有第一电极层的上基板、形成有第二电极层的下基板以及设置在所述第一电极层和第二电极层之间的离子液体墨水层；所述离子液体墨水层中分散有双半包覆结构的粒子。进一步的，所述粒子由核心粒子、碳纳米管和量子点组成；所述碳纳米管和量子点分别包覆在核心粒子两侧。进一步的，所述碳纳米管和量子点中至少一种带有电性。进一步的，所述量子点用于显示红、绿和蓝色，粒径分别为7-10nm、4-7nm和2-4nm。进一步的，所述核心粒子采用硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化钙、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氧化镧、氧化铍、氮化硼、氮化铝、硫酸钡中的一种或多种。一种快速响应的量子点电子纸显示器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：制作带凹坑的PDMS模具，并在模具表面采用物理沉积或原子层沉积等方法沉积一层碳纳米管；步骤S2：分别对碳纳米管层表面、核心粒子进行疏水处理；步骤S3：将核心粒子置于PDMS模具表面，并进行摇晃，使其均匀填入模具表面的凹坑中，再用氮气轻轻吹除多余的、未填入凹坑的核心粒子；步骤S4：在表面施加均匀压力，使核心粒子与碳纳米管更紧密地结合在一起，在显微镜下观察，若填充率达到阈值以上则认为填充完成；步骤S5：将步骤S4填充后所得样品倒置，将核心粒子的另一半部分浸入量子点甲苯溶液或量子点前驱体溶液中，在其上吸附或生长量子点；步骤S6：将步骤S6所得样品放入烘箱中烘干，完成双半包覆处理；步骤S7：利用热释放胶带将双半包覆粒子从PDMS模具中粘附取下，加热使热释放胶带失去粘性，得到分散的双半包覆粒子，最后，将其转移至离子液体中。进一步的，在沉积至PDMS模具表面前或沉积后填充核心粒子前，对量子点带正电的处理。进一步的，若采用吸附法，在量子点吸附至核心粒子表面前进行，若采用生长法，在生长过程中或生长之后进行。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术用双半包覆结构取代传统有色黑白塑料着色方法，实现旋转球电子纸技术的彩色显示和工艺简单化；与电泳粒子移动式电子纸相比，用控制上下极板电压来实现双半包覆粒子的旋转、显示，可以获得比粒子迁移更快的响应速度和色温调节或高效彩色显示。附图说明图1为本专利技术的量子点电子纸膜层结构示意图；图2为本专利技术的双半包覆工艺PDMS模具结构示意图；图3为本专利技术的双半包覆工艺包覆后结构截面图；图中：1-保护膜、2-有机塑料、3-上基板电极ITO、4-量子点、5-核心粒子、6-碳纳米管、7-离子液体、8-像素电极，9-PDMS模具上的凹坑、10-PDMS模具。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。请参照图1，本专利技术提供一种快速响应的量子点电子纸显示器，包括形成有第一电极层的上基板、形成有第二电极层的下基板以及设置在所述第一电极层和第二电极层之间的离子液体墨水层；所述离子液体墨水层中分散有双半包覆结构的粒子。在本实施例中，所述离子液体墨水层包括离子液体和双半包覆结构的粒子，双半包覆结构的粒子直接分散在离子液体中。所述粒子由核心粒子、碳纳米管和量子点组成；所述碳纳米管和量子点分别包覆在核心粒子两侧。所述碳纳米管和量子点中至少一种带有电性。通过控制上下基板的电极电压，使双半包覆结构的粒子在离子液体墨水层中旋转，从而实现快速响应。如图1所示的量子点电子纸膜层结构示意图，自上而下依次包括保护膜1；有机塑料2；上基板电极ITO3；量子点4；核心粒子5；碳纳米管6；离子液体7；像素电极8。在本实施例中，所述用于包覆的量子点可以选自II-VI族化合物，也可以选自III-V族化合物，可以是无机化合物，也可以是有机化合物，优选硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点材料，可用于显示红、绿、蓝色，具有如下特点：（1）能够发出的光的波长可以从可见光波段延伸到红外波段；（2）所发光的半高宽（FWHM）低于20nm；（3）量子效率可达到90％；（4）与有机传输层混合后可以制作量子点LED。通过控制包覆选用的量子点不同粒径来实现不同颜色光的激发，如粒径为7-10nm的量子点能够被激发发射红光，粒径为4-7nm的量子点能够被激发发射绿光，粒径为2-4nm的量子点能够被激发发射蓝光。在本实施例中，所述核心粒子采用硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化钙、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氧化镧、氧化铍、氮化硼、氮化铝、硫酸钡中的一种或多种。在本实施例中，所述的双半包覆结构粒子的双半包覆工艺，具体包括以下步骤：步骤S1：如图2所示，制作带有半球形凹坑的PDMS模具，包括PDMS模具10和其上表面排列的半球形凹坑9；并在模具表面沉积一层碳纳米管，其中根据需要，碳纳米管可能在沉积前已进行充电处理；步骤S2：对碳纳米管层表面、核心粒子进行疏水/亲水性处理；步骤S3：将核心粒子置于PDMS模具表面，以10-1000Hz频率进行摇晃，使其均匀填入模具表面的凹坑中，再用氮气轻轻吹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速响应的量子点电子纸显示器，其特征在于，包括形成有第一电极层的上基板、形成有第二电极层的下基板以及设置在所述第一电极层和第二电极层之间的离子液体墨水层；所述离子液体墨水层中分散有双半包覆结构的粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速响应的量子点电子纸显示器，其特征在于，包括形成有第一电极层的上基板、形成有第二电极层的下基板以及设置在所述第一电极层和第二电极层之间的离子液体墨水层；所述离子液体墨水层中分散有双半包覆结构的粒子。


2.根据权利要求1所述的一种快速响应的量子点电子纸显示器，其特征在于：所述粒子由核心粒子、碳纳米管和量子点组成；所述碳纳米管和量子点分别包覆在核心粒子两侧。


3.根据权利要求2所述的一种快速响应的量子点电子纸显示器，其特征在于：所述碳纳米管和量子点中至少一种带有电性。


4.根据权利要求2所述的一种快速响应的量子点电子纸显示器，其特征在于：所述量子点用于显示红、绿和蓝色，粒径分别为7-10nm、4-7nm和2-4nm。


5.根据权利要求2所述的一种快速响应的量子点电子纸显示器，其特征在于：所述核心粒子采用硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化钙、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氧化镧、氧化铍、氮化硼、氮化铝、硫酸钡中的一种或多种。


6.一种快速响应的量子点电子纸显示器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：制作带凹坑的PDMS模具，并在模具表面采用物理沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶芸，陈瑜，林鉴垚，郭太良，林志贤，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35