表面處理技術在雷射印表機彩色碳粉上的應用 --- PART 4 電子流體粉顯示器

電子流體粉顯示器 (本文發表於 2009/04 化工技術 Vol.193)

雷射印表機成像技術中，靜電傳輸碳粉的原理，還可運用在電子紙顯示器(electronic paper display)中。常見的電子紙技術包括旋轉球(twisting ball)、電泳動(electrophoretic)、雙穩態液晶(bistable LCD)、電潤濕(electrowetting)及流體粉等[26]。電子流體粉顯示器的結構示意圖，如圖13所示。其原理類似電泳動的電子紙，只是顯示顆粒換成帶電碳粉，且電泳液被空氣取代。利用顯示元件上下電極產生的電場，可以驅動帶電碳粉往不同電極移動。藉由電極的轉換，便可以得到不同顏色之顯像碳粉的圖像[27]。同時，利用驅動電壓的大小，可以控制圖像顏色的深淺，藉此表現出灰階的層次，如圖14。目前，此技術的主要發展廠商包括Bridgestone、Fuji Xerox及Chiba University等。而Bridgestone已經開始量產銷售，並且利用彩色濾光片發展出彩色之流體粉顯示器。

圖13、電子流體粉顯示器的結構示意圖[28]。

圖14、電子流體粉顯示器[28]。

 由於流體粉顯示器中的顯像顆粒並無液體間隔分散，為了避免流體粉顆粒團聚。故需對顯像碳粉進行表面處理，使其能達到足夠的帶靜電量，以及能有效降低表面量提昇粉體流動性。所謂的流體粉，是指顯像碳粉的流動有如流體一般之意。一般的粉體流動差，故易堆疊成山狀(a)；而流動像液體之流體粉，其流動就像水一樣會四散開來不會堆積(b)，如圖15。流體粉粒徑約在10μm且窄粒徑分佈，可以採用傳統粉碎式碳粉(a)或化學式碳粉(b)，也可是特殊表面結構之顆粒(c)及(d)，如圖16。因為，顯像碳粉的帶電量及其流動性，會影響到顯示器顯影的驅動電壓。過高的驅動電壓，將不利於攜帶式電子產品的運用。目前，市售的流體粉顯示器其驅動電壓約在70-80 volt，而電泳動顯示器約在15 volt。因此，如何強化碳粉帶靜電量、提高碳粉的流動性及改善元件電性等，以達到降低驅動電壓的目的，是未來重要的課題。

圖15、粉體流動性測試[28]。

圖16、電子流體粉的SEM外觀[28]。

 結語

藉由表面處理技術， 可以輕易的對碳粉表面進行機能性的改質。利用不同的機能材料特點，強化碳粉在列印輸出時的效能。本文除了分析傳統以無機奈米粉體進行碳粉表面處理的各種參 數影響外，並針對彩色化學碳粉的製程與表面處理技術提供相關資訊。此外，亦對其延伸應用之流體粉顯示器做一概述。新式化學碳粉製程提供化工人在雷射印表機 耗材產業上，一個可以發揮的新舞台。隨著彩色雷射印表機的日益普及，高效能的彩色碳粉需求將與日遽增。而新式化學碳粉的製程具有粒徑小且易調控、粒徑分佈 窄、形狀規則、以及可進行殼核或微膠囊化之表面處理等特點。因此，各雷射印表機生產廠商，皆將其視為高品質輸出耗材的不二人選。近年來，不但相關專利發表 熱絡，且運用化學碳粉的印表機機型也逐漸增多，各大廠商也陸續擴建化學碳粉廠以因應未來需求。依據各大廠所發表的機型分析得知，節能省碳的低溫定著、提昇 效率的高速列印、以及高光澤全彩寫真輸出等技術是未來發展趨勢。所以，如何有效利用兩相界面化學製程條件及機能性表面處理技術，來製備優質化學碳粉，將是 現在亟需解決的課題。

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