一种高对比度电泳型显示装置的制作方法

本发明涉及电子纸技术领域，尤其涉及一种高对比度电泳型显示装置。

背景技术：

电泳显示装置是一种类纸型的显示器，通常包括前基板、公共电极、电泳层、驱动单元和后基板。根据电泳液的微小化分割方式的不同，电泳显示装置可分为微胶囊型和微杯型两大类型。在微胶囊型的电泳显示装置中，电泳液被密封于数量众多、微米量级的胶囊中。在微杯型电泳显示装置中，电泳分散溶液通过间隔壁被分割许多微米量级的像杯子一样的小单元。这些微小的胶囊或微杯结构，是防止电泳粒子的长时间静止不动时产生凝集。当对电泳层施加电信号时，电泳粒子按照信号的极性与之相反方向运动，从而显示图像。电泳显示装置能够在不施加电信号的情况下，电泳粒子停留在电极的表面，即仍能长时间保持所显示的图像。具体来说，即使不向电泳显示装置施加电场，所显示图像也能保持数日或数月。只有在改变图像时，才需要施加电场到电泳层。在不需要频繁刷新的应用中，可以使电路处于休眠状态节约大量功耗。

电子纸显示图像的本质是通过纳米粒子反射或散射环境光，不同种类的纳米粒子具有不同的反射率，实现显示黑、白或其它颜色的图像。电泳型显示装置的显像原理和纸张相似，图像的视觉感受接近于纸张的显示效果，被称为类纸显示器。尽管如此，现有的电泳显示装置在画质上还有很大的改良余地。例如，作为类纸型显示器的电泳型显示装置具有40％以上的白光反射率，和其它类型的反射型显示器相比，具有明显的优势。但是，电泳型显示装置的各种材料和结构优化后的最高反射率是50％左右，这与印刷品的70-80％的反射率还有相当的差距。因此，提高电泳型显示装置的反射率，一直是重要的课题。

技术实现要素：

根据背景技术中提出的反射率技术问题，而提供一种高对比度电泳型显示装置。本发明采用增加观察侧的电泳粒子表面积的结构和复合公共电极结构，减少电泳液中的溶剂、观察侧电极和基板层间反射的方法，同时提高电泳粒子的反射率。在不改变电泳粒子自身反射特性的条件下，也能提高电泳显示装置的反射率。该种电泳型显示装置与现有技术相比，具有相似或相同的成本、制造难度，对比度高的优势。能够实现接近纸张的对比度，拓宽了电子纸的应用范围，能更好地满足人眼对电子纸易读性的要求。

本发明采用的技术手段如下：

一种高对比度电泳型显示装置，包括依次连接的上基板，位于所述上基板下表面的凸凹层，位于所述凸凹层下表面的复合公共电极，以及电泳层、驱动单元和下基板。

所述凸凹层与所述上基板一体成型或沉积到所述上基板下表面，无论何种方式形成的所述凸凹层均具有良好光透过特性和表面光洁度。

沉积到所述上基板下表面的所述凸凹层是通过压印成型、雕刻方法、印刷、喷墨或光刻等技术方法成型的，且得到的所述凸凹层的材料与所述上基板相同或不同。

所述凸凹层由多个半圆柱形凸起和多个半圆柱形凹陷交替排列组成，或由其他不能产生类似于棱镜效应的光传输特性的几何形状组成，无论何种方式，按所述凸凹层形状排列的电泳粒子均能不同程度增加反射、散射的表面积。组成所述凸凹层的各形状不能产生类似于棱镜效应的光传输特性，其效应增加一次反射率降低光线的一次透过率。

所述凸凹层的凸起的高度小于等于10μm，所述凸凹层的凹陷的深度小于等于10μm。过大的凸起和凹陷会影响电泳粒子在电场作用下的响应速度和均一性，同时收窄视角。

所述凸凹层材料的折射率小于所述上基板材料的折射率，从光密媒质到光疏媒质能提高光的透过率。

所述复合公共电极包括材料的折射率依次按照小、大交错叠加的多层薄膜，位于所述复合公共电极两侧的薄膜材料的折射率小于与其相邻的位于所述复合公共电极内部的薄膜材料的折射率。例如，所述复合公共电极依次包括第一薄膜，第二薄膜，第三薄膜，第四薄膜和第五薄膜，第一薄膜材料的折射率小于第二薄膜，第三薄膜材料的折射率小于第四薄膜，第一薄膜和第五薄膜位于所述复合公共电极两侧，与第一薄膜相邻的位于所述复合公共电极内部的薄膜为第二薄膜，与第五薄膜相邻的位于所述复合公共电极内部的薄膜为第四薄膜。

电泳型显示装置是通过反射环境光实现图像显示，光线通过上基板、凸凹层、复合公共电极和部分溶剂或溶剂混合物，被电泳粒子反射或散射回上基板的上侧。根据材料的不同，薄膜越厚、材料折射率差异越大，产生层间反射率也越大。层间反射损失有5％或以上。因此有效的减少各层反射光增加透过率，能有效提高白色或彩色电泳粒子的反射率，光线透过率增加有利于黑色电泳粒子的有效吸收，降低黑色图像的反射率，实现电泳型电子纸装置的高对比度显示。根据光线的传输特性，减小各层的厚度，使复合公共电极的薄膜材料折射率交替变化，可以有效增加上基板、凸凹层、复合公共电极和部分电泳液光线的通过率。通过多层薄膜满足导电性的要求，同时各层薄膜的折射率差异减小。与此同时，要设计出低反射率的导电薄膜和白色或彩色电泳粒子接触，增加电泳粒子的反射率。低反射率的导电薄膜和黑色电泳粒子接触，因大部分光被吸收，不良影响可以忽略。这与现有技术的ito薄膜相比，可以有效提高白色电泳粒子的反射率。由于复合公共电极的薄膜可以使用多种材料，降低薄膜厚度，依然可以具有良好的导电性，同时又不形成视觉反射效应。

与所述凸凹层相邻的所述复合公共电极外侧的薄膜材料的折射率小于所述凸凹层材料的折射率。

与所述电泳层相邻的所述复合公共电极外侧的薄膜材料的折射率小于所述电泳层的各个组成成分的材料的折射率。

所述多层薄膜包括至少一层导电薄膜，即所述多层薄膜中可以有非导电薄膜。

所述多层薄膜均为透明薄膜。

为实现在400nm-700nm可见光光谱区具有良好的透过特性，可以采用多层薄膜的方式降低反射率，增加光的透过特性。为了具有良好的导电性，尽可能设置导电薄膜靠近所述电泳层一侧，且可以使用多层导电薄膜。导电薄膜的材质，可以是有机材料也可以是无机材料，有机材料的折射率比较接近，层间粘合性好，抗弯折，无机材料具有低阻抗，不抗弯折，耐受各种溶剂的能力较强。

所述多层薄膜包括多层有机材料薄膜和多层无机材料薄膜。

所述电泳层用电润湿的液体层或电致变色层替代；

与所述电润湿的液体层或所述电致变色层相邻的所述复合公共电极外侧的薄膜材料的折射率小于所述电润湿的液体层或所述电致变色层的各个组成成分的材料的折射率。

所述电泳层包括微杯间隔壁或胶囊，和封闭于所述微杯间隔壁或所述胶囊中的电泳液，所述电泳液包括溶剂或溶剂混合物，和分散于所述溶剂或所述溶剂混合物中的电泳粒子。

若某层薄膜材料的折射率比较高，与其相邻的靠近所述电泳层一侧的薄膜材料的折射率低于该层薄膜料的折射率，即如果薄膜材料的折射率比较高，如ito等，要在其后涂覆更低折射率的薄膜以提高白色电泳粒子的反射率。

与所述电泳层相邻的所述复合公共电极外侧的薄膜为导电薄膜。

与所述电泳层相邻的所述复合公共电极外侧的薄膜选择低折射率的导电材料，能有效提高白色粒子的反射率，同时不影响驱动特性。

本发明提供的一种高对比度电泳型显示装置的有益效果如下：

本发明提供的高对比度电泳型显示装置，与现有技术相比，使用凸凹层增加表面积和使用复合公共电极调整折射率来提高了白色或彩色电泳粒子的散射或反射效率，且能使黑色粒子的光吸获得改善，实现高对比度显示。复合公共电极，因使用抗弯折的有机材料和可靠性高的无机材料复合结构，增强了电极设计的灵活性，通过减薄降低层间反射，实现透光性、导电性和弯折性优异的综合性能。尽管膜的结构比较复杂，但无需精细的图形化成膜工艺，对整个电泳型显示装置的总成本影响不大。高对比度电泳型显示装置，为电子纸替代纸张印刷品的应用提供了光学性能的保证，电子纸获得更广泛的应用提供可能。

基于上述理由本发明可在电子纸等技术领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的具体实施方式中一种高对比度电泳型显示装置的结构简图。

图2为本发明的具体实施方式中一种高对比度电泳型显示装置的凸凹层、复合公共电极和电泳层位置关系示意图。

图3为本发明的具体实施方式中一种高对比度电泳型显示装置的复合公共电极的局部示意图。

图中，1：上基板；2：凸凹层；3：复合公共电极；4：电泳层；5：驱动单元；6：下基板；7：半圆柱形凸起；8：溶剂；9：电泳粒子；10：第一pedot：pss膜；11：ito膜；12：第二pedot：pss膜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分材料类型和器件结构的实施例，而不是全部的实施例，还有众多优选实施例没有列出。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种高对比度电泳型显示装置的结构，如图1所示，上基板1是50μm厚pet薄膜；凸凹层2是丙烯酸树脂制成的直径为5μm半圆柱形凹陷和半圆柱形凸起7附着于上基板1的下表面；电泳层4是包括电泳液和微杯间隔壁，电泳液中的电泳粒子9是带负电的黑色碳黑粒子和带正电的白色二氧化钛粒子；驱动单元5是由像素电极、非硅tft、存储电容、source线和gate线组成，驱动单元5附着于下基板6上表面；下基板6是柔性pi膜，具有一定的弯折特性。

图2中给出显示状态下，电泳粒子9、溶剂8、复合公共电极3和凸凹层2之间的位置关系。从图中可以看出，垂直观察方向的表面积被显著放大。

下面分析实施例中的上基板1、凸凹层2、和复合公共电极3和电泳层4的折射率关系，如图3所示。复合公共电极3的各层薄膜依次是第一pedot：pss膜10、ito膜11、第二pedot：pss膜12。因为pet(上基板1的材质)折射率是1.65、丙烯酸树脂(凸凹层2的材质)的折射率是1.42、pedot：pss(第一pedot：pss膜10和第二pedot：pss膜12的材质)折射率是1.56、ito膜11的折射率是1.8、白色二氧化钛粒子的折射率是2.76。溶剂选用乙醇类，折射率1.4左右。各层之间折射率是大小之间反复变化，而且pedot：pss的折射率显著小于ito折射率。复合公共电极薄膜比ito电极，更有利于提高白色二氧化钛粒子的光输出效率，减低黑色碳黑粒子的反射率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；比如变换电极材料，增加电极薄膜层数，改变凸凹层形状，以及变更电泳粒子的种类、间隔壁形状，基板类型，驱动单元的构成，也是本发明容易实现的方式。对于其它的类似结构的电子纸模式，比如电致变色和电润湿、真空粉流体等模式也同样适用于本发明。凡在本发明的更改和变化之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。