全反射显示装置及其制备方法与流程

1.本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种全反射显示装置及其制备方法。


背景技术：

2.全反射显示装置使用环境光，不需要背光源，具有护眼、低功耗等特点，目前越来越收到消费者的喜爱。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种全反射显示装置，提升全反射显示装置视角的均匀性。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种全反射显示装置，包括相对设置的第一基板、第二基板以及设置于所述第一基板和所述第二基板之间的电泳粒子层，所述第一基板为透明基板，所述第一基板靠近所述电泳粒子层一侧设置有第一介质层，所述第一介质层远离所述电泳粒子层一侧设置有散射结构。
5.在示例性实施方式中，所述散射结构包括散射层，所述散射层采用散射材料。
6.在示例性实施方式中，还包括彩色滤光层，所述彩色滤光层位于所述第一介质层远离所述电泳粒子层一侧，所述散射结构包括至少一个散射粒子，所述至少一个散射粒子设置于所述彩色滤光层中。
7.在示例性实施方式中，所述至少一个散射粒子包括亚克力颗粒和树脂颗粒中的至少一种。
8.在示例性实施方式中，所述至少一个散射粒子为纳米级粒子。
9.在示例性实施方式中，所述电泳粒子层包括第二介质层以及设置于所述第二介质层中可移动的第一电泳粒子，所述第一电泳粒子具有吸光特性，所述第二介质层的折射率小于所述第一介质层的折射率。
10.在示例性实施方式中，所述第一电泳粒子具有第一电荷极性，所述第一电荷极性为正电荷极性或负电荷极性。
11.在示例性实施方式中，所述电泳粒子层还包括设置于所述第二介质层中可移动的第二电泳粒子，所述第二电泳粒子的折射率低于所述第二介质层。
12.在示例性实施方式中，所述第二电泳粒子具有第二电荷极性，所述第二电荷极性与所述第一电荷极性相反。
13.在示例性实施方式中，所述第二电泳粒子包括中空外壳以及设置于所述中空外壳内的空气介质。
14.在示例性实施方式中，还包括第一电极层，所述第一电极层设置于所述第一介质层靠近所述电泳粒子层一侧表面，所述第一电极层的折射率大于等于所述第一介质层的折射率。
15.在示例性实施方式中，还包括第二电极层，所述第二电极层设置于所述第二基板靠近所述电泳粒子层一侧表面，并与所述第一电极层相对设置。
16.在示例性实施方式中，所述第一介质层包括多个凸形结构，所述多个凸形结构位于所述第一介质层靠近所述电泳粒子层一侧。
17.第二方面，本发明实施例提供了一种全反射显示装置的制备方法，包括：
18.形成第一基板，所述第一基板为透明基板；
19.在所述第一基板的一侧散射结构；
20.在所述散射结构远离所述第一基板一侧形成第一介质层；
21.在所述第一介质层远离所述第一基板一侧形成电泳粒子层；
22.在所述电泳粒子层远离所述第一基板一侧形成第二基板。
23.本发明提供了一种全反射显示装置及其制备方法，通过散射结构对发射层反射出的光线进行散射，从而提升全反射显示装置视角的均匀性。
24.当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
25.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
26.图1为本发明实施例全反射显示装置剖视图一；
27.图2为本发明实施例全反射显示装置对环境光进行反射的光路图；
28.图3为本发明实施例全反射显示装置对环境光进行全反射的示意图；
29.图4为本发明实施例全反射显示装置处于暗态时的剖视图一；
30.图5为本发明实施例全反射显示装置处于亮态时的剖视图一；
31.图6为本发明实施例全反射显示装置剖视图二；
32.图7为本发明实施例全反射显示装置的剖视图三；
33.图8为本发明实施例全反射显示装置中第二电泳粒子的剖视图；
34.图9为本发明实施例全反射显示装置处于暗态时的剖视图二；
35.图10为本发明实施例全反射显示装置处于亮态时的剖视图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
37.图1为本发明实施例全反射显示装置剖视图一。如图1所示，本发明实施例全反射显示装置包括相对设置的第一基板1、第二基板2以及设置于第一基板1与第二基板2之间的电泳粒子层3，第一基板1为透光基板，第一基板1靠近电泳粒子层3一侧设置有第一介质层4，第一介质层4靠近第一基板1一侧设置有散射结构5。第一介质层4反射出的光线通过散射结构5发生散射，从而提升全反射显示装置视角的均匀性。
38.本发明实施例全反射显示装置的工作原理是，利用第一介质层4的高折射率与电泳粒子层3的低折射率形成的全反射实现亮态显示，利用电泳粒子层3中的电泳粒子吸附到第一介质层4表面使光直接被吸收以实现暗态显示。
39.在示例性实施方式中，第一基板1能够使环境光线透过进入第一介质层4，以及能够使第一介质层4反射的光线透过显示图像。
40.在示例性实施方式中，第二基板2可以为驱动基板，第二基板2包括多个驱动电路，各驱动电路用于分别驱动全反射显示装置中各子像素。驱动电路可与各子像素一一对应连接，以使各子像素独立的发光，进而显示图像。
41.在示例性实施方式中，第一介质层4包括多个凸形结构，多个凸形结构位于第一介质层4靠近电泳粒子层3一侧。第一介质层4的凸形结构可以呈阵列排布。凸形结构可以是任何形状或尺寸或者形状和尺寸的混合。例如，凸形结构可以是半球形或六边形或其组合。第一介质层4的材料采用高折射率材料，例如，第一介质层4的材料采用透明的聚合物。第一介质层4的折射率可以为1.6～1.9，第一介质层4中凸形结构的直径可以为5～50um，凸形结构的拱高可以为2.5～25um。
42.在示例性实施方式中，第一介质层4和第一基板1可以是采用相同材料的连续板。或者，第一介质层4和第一基板1可以是分开的膜层，并且由不同的材料构成。
43.在示例性实施方式中，电泳粒子层3包括第二介质层303以及设置于第二介质层303中可移动的第一电泳粒子301。第二介质层303的折射率小于第一介质层4的折射率，使入射第一介质层4的光线在第一介质层4与第二介质层303的交界处发生全反射，实现反射显示。
44.在示例性实施方式中，第二介质层303可以是空气或液体。例如，第二介质层303可以是惰性的低折射率流体介质。第二介质层303的折射率可以在1至1.5的范围内。
45.图2为本发明实施例全反射显示装置对环境光进行反射的光路图。如图2所示，本发明实施例全反射显示装置在亮态显示下，利用第一介质层4的高折射率与电泳粒子层3的低折射率形成全反射，使环境光(如虚线所示)在第一介质层4与电泳粒子层3的交界处发生全反射，使全反射显示装置实现亮态显示。
46.图3为本发明实施例全反射显示装置对环境光进行全反射的示意图。本发明实施例全反射显示装置主要通过提升第一介质层4的全反射以提升反射率。式1为环境光在不同折射率界面上光的反射的计算公式，式2为环境光发生全反射下临界角的计算公式
47.n1sinθi＝n2sinθ
t
…………………………
式1
[0048][0049]
其中，n1为高折射率介质，n2为低折射率介质，θi为入射角，θt为透过光线与法线的夹角，θc为发生全反射下(即θt＝90
°
)下的入射角。在本发明实施例中，n1为第一介质层4的折射率，n2为电泳粒子层3的折射率。从式1和式2中可以看出，在n1不变的情况下，n2越小，临界角越小，也就是说越容易发生全反射，即器件的反射率越高。
[0050]
在示例性实施方式中，本发明实施例全反射显示装置还包括相对设置的第一电极层9和第二电极层(图中未标识)，第一电极层9设置于第一介质层4靠近电泳粒子层3一侧表面。第二电极层设置于第二基板2靠近电泳粒子层3一侧表面。第一电极层9被配置为在电压
控制下吸附第一电泳粒子301。
[0051]
在示例性实施方式中，第一电泳粒子301响应于两个相对第一电极层9和第二电极层之间的偏压而移动。第一电泳粒子301具有吸光特性，能够吸收入射第一介质层4的光线。第一电泳粒子301具有第一电荷极性。第一电荷极性可以为正电荷极性或负电荷极性。
[0052]
在示例性实施方式中，第一电泳粒子301可以由有机材料、无机位于材料或有机材料和无机材料的组合形成。或者，第一电泳粒子可以是炭黑、金属或金属氧化物中的至少一者。
[0053]
在示例性实施方式中，第一电极层9位于第一介质层4与电泳粒子层3之间，第一电极层9采用高折射率材质。第一电极层9的折射率大于等于第一介质层4的折射率，以使入射第一介质层4的环境光能够透过第一电极层9，进入电泳粒子层3，以在电泳粒子层3与第一电极层9的交界面发生全反射或被第一电泳粒子301吸收。
[0054]
在示例性实施方式中，第一电极层9可以采用透明导电材料，例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ito)、贝通(baytrontm)、或导电纳米颗粒、银导线、金属纳米导线、石墨烯、纳米管、或其它导电碳同素异形体。第一电极层9可以采用气相沉积或电镀等工艺制备而成。
[0055]
在示例性实施方式中，第二电极层可以采用透明导电材料或非透明导电材料，例如第二电极层可以采用铝、ito、铜、金或其它导电材料。第二电极层可以采用气相沉积或电镀等工艺制备而成。第二电极层可以是连续的膜层或图案化的膜层。第二电极层可以与第二基板集成。
[0056]
图4为本发明实施例全反射显示装置处于暗态时的剖视图一。当第一电泳粒子301由第一电极层9和第二电极层之间的偏压朝向第一介质层4的表面移动时，第一电泳粒子301聚集在第一介质层4靠近电泳粒子层3一侧表面，能够将入射第一介质层4中的光线吸收，使全反射显示装置呈现为暗态，如图4所示。
[0057]
图5为本发明实施例全反射显示装置处于亮态时的剖视图一。当第一电泳粒子301由第一电极层9和第二电极层之间的偏压朝向靠近第二基板2方向移动，第一电泳粒子301移出第一介质层4的表面，入射第一介质层4中的光线可以在第一电极层9与第二介质层303交界处被全反射，使全反射显示装置呈现为亮态，如图5所示。
[0058]
在示例性实施方式中，如图1所示，散射结构5包括散射层501，散射层501采用散射材料，第一介质层4反射出的光线通过散射层501发生散射，从而提升全反射显示装置视角的均匀性。其中，散射材料可以采用亚克力和树脂中的至少一种。
[0059]
在示例性实施方式中，如图1所示，本发明实施例全反射显示装置还包括彩色滤光层6，彩色滤光层6位于第一介质层4远离电泳粒子层3一侧。彩色滤光层6是一种将黑白反射光转换为全色反射光的膜层。彩色滤光层6包括至少一个子彩色滤光层601。子彩色滤光层601可以包括红色、绿色、蓝色、白色、黑色、清色(clear)、青色、品红色或黄色中的一种或多种颜色。一个子彩色滤光层601与一个子像素相对应。子彩色滤光层601用于对子像素所发出的光线进行提纯，即获取特定波段的光线。同时子彩色滤光层601具有较高的透过率，从子像素所发出的光线中较大比例的光线可以从子彩色滤光层601射出，从而可以保证全反射显示装置能够呈现比较高的亮度，避免因设置较高的亮度值而导致的终端设备功耗增加的问题。
[0060]
在一些实施例中，本发明实施例全反射显示装置中也可以不设置彩色滤光层6，使本发明实施例全反射显示装置显示黑白图案。
[0061]
在示例性实施方式中，彩色滤光层6可以为有机聚合物彩色滤光层或等离子体共振彩色滤光层。
[0062]
在示例性实施方式中，子彩色滤光层601通常分组成两种或更多种颜色，并且以可重复图案排列。可重复图案构成像素，例如，子彩色滤光层601包括红色子彩色滤光层、绿色子彩色滤光层和蓝色子彩色滤光层。可以使用其它子彩色滤光层组合。
[0063]
在示例性实施方式中，相邻子彩色滤光层601之间通过遮光层602间隔开，每个遮光层602均具有较高的吸光系数，用于将照射至自身的光线进行吸收。也就是说，遮光层602可以吸收照射至全反射显示装置上的光线，从而减少全反射显示装置的反光问题。同时遮光层602也可以吸收对应的子像素所发出的照射至遮光层602的光线。遮光层602可以为黑矩阵树脂、白矩阵树脂、绿矩阵树脂等不同颜色的矩阵树脂。
[0064]
在示例性实施方式中，如图1所示，全反射显示装置还包括像素壁7，该像素壁7设置于第一基板1与第二基板2之间。像素壁7将第一基板1桥接到第二基板2。像素壁7可以限制电泳粒子沉降、漂移和扩散，以改善显示性能和双稳定性。像素壁7可以用作阻挡件，以帮助防止湿气和氧气进入到全反射显示装置中。
[0065]
在示例性实施方式中，如图1所示，全反射显示装置还包括至少一个边缘密封件8，边缘密封件8设置于第一基板1与第二基板2之间，并位于第一基板1与第二基板2之间的边缘。边缘密封件8可以防止湿气或其它环境污染物进入全反射显示装置。边缘密封件8可以包括环氧树脂、硅酮、聚异丁烯、丙烯酸酯或其它聚合物基材料中的一者或多者。在一些实施例中，边缘密封件可以包括金属化箔。
[0066]
本发明实施例全反射显示装置的制备方法，包括：
[0067]
步骤一：制备第一基板，并对第一基板进行清洗，所述清洗包括超声波清洗、高压喷淋清洗、风刀清洗和uv清洗中的至少一种。
[0068]
步骤二：制备散射层。制备散射层包括：将散射粒子分散于oc材质中，形成散射材料，将散射材料涂覆在第一基板靠近电泳粒子层一侧，形成散射层。其中，散射粒子具有将光散射的特性。散射粒子包括亚克力颗粒和树脂颗粒中的至少一种。散射粒子的粒径可以为100～400nm，散射层的厚度可以为1～5um。
[0069]
步骤三：制备彩色滤光层。制备彩色滤光层包括：将彩色滤光材料设置在散射层靠近电泳粒子层一侧，形成彩色滤光层。其中，彩色滤光层的厚度可以为1～2um。
[0070]
步骤四：制备第一介质层。制备第一介质层包括：将高折射率材料设置在彩色滤光层靠近电泳粒子层一侧，通过热回流工艺或纳米压印工艺使高折射率材料形成第一介质层。
[0071]
步骤五：制备第一电极。制备第一电极包括：将透明导电材料设置在第一介质层靠近电泳粒子层一侧，使明导电材料形成第一电极。其中，透明导电材料可以采用低温ito。
[0072]
步骤六：制备介电层。制备介电层包括：通过pecvd工艺或ald工艺将介电材料设置在第一电极靠近电泳粒子层一侧，使介电材料形成介电层。其中，介电层可以采用siox、sinx和sioxny中的至少一种，介电层的厚度可以为50～1000a。
[0073]
步骤七：制备像素壁。制备像素壁包括：将树脂材料沉积在介电层靠近电泳粒子层
一侧，通过曝光、显影等工艺，使树脂材料形成像素壁，像素壁将全反射显示装置相邻的子像素分隔开。
[0074]
步骤八：形成第二基板，将第一基板与第二基板对盒。
[0075]
图6为本发明实施例全反射显示装置剖视图二。如图2所示，散射结构5包括至少一个散射粒子502，至少一个散射粒子502设置于彩色滤光层6中，第一介质层4反射出的光线通过彩色滤光层6中的散射粒子502发生散射，从而提升全反射显示装置视角的均匀性。
[0076]
在示例性实施方式中，散射粒子502可以包括亚克力颗粒和树脂颗粒中的至少一种。散射粒子可以为纳米级粒子。
[0077]
本发明全反射显示装置的制备方法，包括：
[0078]
步骤一：制备第一基板，并对第一基板进行清洗，所述清洗包括超声波清洗、高压喷淋清洗、风刀清洗和uv清洗中的至少一种。
[0079]
步骤二：制备彩色滤光层。制备彩色滤光层包括：将散射粒子分散于彩色滤光材料中，在第一基板靠近电泳粒子层一侧形成彩色滤光层。其中，彩色滤光层的厚度可以为1～2um。散射粒子具有将光散射的特性。散射粒子包括亚克力颗粒和树脂颗粒中的至少一种。散射粒子的粒径可以为100～400nm，散射层的厚度可以为1～5um
[0080]
步骤三：制备第一介质层。制备第一介质层包括：将高折射率材料设置在彩色滤光层靠近电泳粒子层一侧，通过热回流工艺或纳米压印工艺使高折射率材料形成第一介质层。
[0081]
步骤四：制备第一电极。制备第一电极包括：将透明导电材料设置在第一介质层靠近电泳粒子层一侧，使明导电材料形成第一电极。其中，透明导电材料可以采用低温ito。
[0082]
步骤五：制备介电层。制备介电层包括：通过pecvd工艺或ald工艺将介电材料设置在第一电极靠近电泳粒子层一侧，使介电材料形成介电层。其中，介电层可以采用siox、sinx和sioxny中的至少一种，介电层的厚度可以为50～1000a。
[0083]
步骤六：制备像素壁。制备像素壁包括：将树脂材料沉积在介电层靠近电泳粒子层一侧，通过曝光、显影等工艺，使树脂材料形成像素壁，像素壁将全反射显示装置相邻的子像素分隔开。
[0084]
步骤六：形成第二基板，将第一基板与第二基板对盒。
[0085]
本发明实施例全反射显示装置为了提高对环境光的反射率，第一介质层4与电泳粒子层3之间的折射率差值越大越好。
[0086]
图7为本发明实施例全反射显示装置的剖视图三。如图7所示，电泳粒子层3还包括可移动的第二电泳粒子302，第二电泳粒子302设置于第二介质层303中。第二电泳粒子302响应于两个相对第一电极层和第二电极层之间的偏压而移动。第二电泳粒子302的折射率小于第二介质层303的折射率，从而在全反射显示装置呈现亮态时，第二电泳粒子302能够使第一介质层4与电泳粒子层3之间的折射率差值变大，提高全反射显示装置对环境光的反射率。
[0087]
图8为本发明实施例全反射显示装置中第二电泳粒子的剖视图。在示例性实施方式中，如图8所示，第二电泳粒子302为带电的空气粒子。空气粒子可以为中空纳米粒子。第二电泳粒子302的的直径为5nm至100nm，第二电泳粒子302包括中空外壳3021以及设置于中空外壳3021内的空气介质3022。其中，中空外壳3021的材质可以采用氧化硅。
[0088]
在示例性实施方式中，第一介质层4的材料采用透明的聚合物，第一介质层的折射率为1.6～1.9。电泳粒子层3中第二介质层303的折射率在1.5左右。第二电泳粒子302的折射率为0.8至1.3。在全反射显示装置呈现亮态时，第二电泳粒子302由第一电极层9和第二电极层之间的偏压聚集在第一介质层4靠近电泳粒子层3一侧表面，第二电泳粒子302使靠近第一介质层4一侧的电泳粒子层3的折射率降低，使第一介质层4与电泳粒子层3之间的折射率差值变大，提高全反射显示装置对环境光的反射率。例如，第二电泳粒子302为带电的空气粒子。空气的折射率为1.0，含第二电泳粒子302的电泳粒子层3的折射率在1.1～1.3之间。
[0089]
在示例性实施方式中，第二电泳粒子302具有第二电荷极性。第二电荷极性与第一电泳粒子301的第一电荷极性相反。例如，第一电荷极性为正电荷极性，第二电荷极性为负电荷极性；或者，第一电荷极性为负电荷极性，第二电荷极性为正电荷极性。
[0090]
图9为本发明实施例全反射显示装置处于暗态时的剖视图二。当第一电泳粒子301由第一电极层9和第二电极层之间的偏压朝向第一介质层4的表面移动时，第一电泳粒子301聚集在第一介质层4靠近电泳粒子层3一侧表面，能够将入射第一介质层4中的光线吸收，使全反射显示装置呈现为暗态。此时，由于第二电泳粒子的第二电荷极性与第一电泳粒子301的第一电荷极性相反。第二电泳粒子由第一电极层9和第二电极层之间的偏压朝向第二基板方向移动，如图9所示。
[0091]
图10为本发明实施例全反射显示装置处于亮态时的剖视图。当第一电泳粒子由第一电极层9和第二电极层之间的偏压朝向靠近第二基板2方向移动，第一电泳粒子301移出第一介质层4的表面。此时，由于第二电泳粒子302的第二电荷极性与第一电泳粒子301的第一电荷极性相反，第二电泳粒子302由第一电极层9和第二电极层之间的偏压朝向第一介质层4的表面移动，并聚集在第一介质层4的表面，入射第一介质层4中的光线可以在第一介质层4与第二介质层303交界处被全反射，使全反射显示装置呈现为亮态。第二电泳粒子302的折射率低于第二介质层303的折射率，使第一介质层4与电泳粒子层3之间的折射率差值变大，提高全反射显示装置对环境光的反射率，如图10所示。
[0092]
在示例性实施方式中，本发明实施例全反射显示装置还包括至少一个介电层。该至少一个介电层位于第一电极层或第二电极层上，或者位于第一电极层和第二电极层上。介电层可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)、或热沉积、或等离子体增强原子层沉积(atomic layer deposition，ald)中的一种或多种方法来沉积。介电层的材料可以采用siox，sinx，或者sioxny；或者，介电层的材料可以采用pecvd或ald。介电层的厚度可以为50～1000a。
[0093]
本发明实施例还包括一种全反射显示装置的制备方法，包括：
[0094]
形成第一基板，所述第一基板为透明基板；
[0095]
在所述第一基板的一侧散射结构；
[0096]
在所述散射结构远离所述第一基板一侧形成第一介质层；
[0097]
在所述第一介质层远离所述第一基板一侧形成电泳粒子层；
[0098]
在所述电泳粒子层远离所述第一基板一侧形成第二基板。
[0099]
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0100]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0101]
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。