CN102053443A

CN102053443A - 回归反射的电子纸装置

Info

Publication number: CN102053443A
Application number: CN 201010541755
Authority: CN
Inventors: 朱可
Original assignee: AU Optronics Xiamen Corp; AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Xiamen Corp; AU Optronics Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-05-11

Abstract

本发明揭露一种回归反射的电子纸装置，可用于标示牌。电子纸装置包括驱动基板及电子纸本体，驱动基板包括复数个像素电极，并驱动电子纸本体进行显示。电子纸本体包括上基板、下基板以及电泳显示器件。上基板具有与复数个像素电极对应的对向电极；下基板与上基板相对设置；电泳显示器件设置于上基板与下基板之间，且电泳显示器件具有带电的回归反射元件，当像素电极与对向电极间产生电场时，带电的回归反射元件发生相对移动，使得电子纸装置在上基板侧进行图像显示。本发明的回归反射的电子纸装置具有回归反射效果，能于夜间或天暗时使用，且其显示的画面可更换，并且耗能低。

Description

回归反射的电子纸装置

技术领域

本发明关于一种电子纸装置，尤其涉及一种回归反射的电子纸装置。

背景技术

天暗或夜间时为了保证机动车辆在公路上安全行驶，路旁应设置有反光路标，车辆标牌亦应能反光，航海的航标亦应能反光。目前的指示标牌(如交通标示牌，路标等)多使用基于回归反射原理(回归反射就是指当一束光线在一定范围内的任何角度照射到反射元件的表面时，由于反射元件的高折射作用而聚光在反射元件焦点的特殊反射层上，反射层将光线沿着光源方向平行反射的一种光学现象。)的反光膜，其中的反光颗粒可将入射光的80％按照入射方向反射回去。但此种标牌上图案不可改变，如需更换标识内容则只能派人爬上支架更换标牌，而标牌可能在荒芜人际的深山老林中。若换用LCD耗能巨大，不符合低碳环保的趋势。若换用电子纸装置，由于目前电子纸对光线的散射较为严重，实际反射回观察者的光强较之于入射光强已降低很多，无法达到标识醒目突出的目的。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种回归反射的电子纸装置，可用于标示牌，该电子纸装置具有回归反射效果，能于夜间或天暗时使用，且其显示的画面可更换，并且耗能很低。

为达上述目的，本发明提供一种回归反射的电子纸装置，用于标示牌，该电子纸装置包括驱动基板以及电子纸本体。驱动基板包括复数个像素电极；该驱动基板驱动该电子纸本体进行显示，该电子纸本体包括上基板、下基板及电泳显示器件。上基板具有与该复数个像素电极对应的对向电极；下基板与该上基板相对设置；电泳显示器件设置于该上基板与该下基板之间，且该电泳显示器件具有带电的回归反射元件，当该像素电极与该对向电极间产生正电场或负电场时，带电的该回归反射元件朝向或者远离该上基板发生相对移动，使得该电子纸装置在该上基板侧显示图像。

作为可选的技术方案，该回归反射元件为玻璃微珠。

作为可选的技术方案，该玻璃微珠的折射率介于1.9-1.93之间。

作为可选的技术方案，该玻璃微珠的粒径为介于30-100微米之间。

作为可选的技术方案，玻璃微珠由TiO₂-ZrO₂-SiO₂体系构成。

作为可选的技术方案，该回归反射元件为采用角锥棱镜阵列排列的结构。

作为可选的技术方案，该驱动基板的基台由玻璃基板组成，并且该上基板的基台由玻璃基板或透明塑料基板组成。

作为可选的技术方案，该电泳显示器件为微胶囊型。

作为可选的技术方案，该电泳显示器件为微杯型。

作为可选的技术方案，该下基板包括密封层及黏着层，密封层用以密封该电泳显示器件，黏着层设置于该密封层与该驱动基板之间。

与现有技术相比，本发明的回归反射的电子纸装置，可用于标示牌，该电子纸装置具有回归反射效果，能于夜间或天暗时使用，白天依靠日光，夜间利用反射车灯或手电等发射的光线；且电子纸装置显示的画面可更换，不过一般标示牌由于显示的画面不会经常更换，所以耗能很低，只需一小块太阳能电池板即可，无需再外接电线，较少安装的负担。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为根据本发明的电子纸装置的示意图；

图2A和图2B所示为根据本发明的电子纸装置的工作原理示意图；

图3所示为根据本发明的玻璃微珠的反光原理示意图；

图4A和图4B所示为根据本发明的角锥棱镜阵列排列结构的示意图。

具体实施方式

请参见图1、图2A和图2B，图1所示为根据本发明的电子纸装置的示意图，图2A和图2B所示为根据本发明的电子纸装置的工作原理示意图。本发明提供一种回归反射的电子纸装置1，可用于标示牌，例如交通标示牌、路标、车辆标牌等。电子纸装置1包括驱动基板2以及电子纸本体3。本实施方式中，驱动基板2可具有复数开关元件，例如为薄膜电晶体基板(TFT基板)，驱动基板2包括复数个像素电极4，且驱动基板2用以驱动电子纸本体3进行显示。TFT基板2具有由四层结构组成的构造，在离电子纸本体3最近的第一层上形成了多个像素电极4，下面的第二层、第三层由包含分别于像素电极对应的多个TFT的绝缘膜组成。在第二层上设置了各TFT的漏极和源极，在第三层上设置了各TFT的对应的栅极。各TFT的源极与对应的像素电极连接。最下层的第四层是由玻璃组成的基台，是为了把第一层至第三层保持为一体而设置的。

电子纸本体3包括上基板5、下基板6及电泳显示器件7。上基板5具有与复数个像素电极4对应的对向电极8，下基板6与上基板5相对设置，电泳显示器件7设置于上基板5与下基板6之间。其中，本实施方式中，TFT基板2的基台由玻璃基板组成，并且上基板5的基台由透明塑料(如聚对苯二甲酸乙二酯PET)基板组成，当然，上基板5的基台也可采用玻璃基板代替PET基板。此外，下基板6包括密封层61及黏着层62，密封层61用以密封电泳显示器件7，黏着层62设置于密封层61与TFT基板2之间。

电泳显示器件7可为微胶囊型或者微杯型结构。微胶囊型的电泳显示器件的电泳物质包含复数带电荷的浅色颜料微粒以及深色的介质溶液。颜料微粒及介质溶液分别容置于复数微胶囊中。而微胶囊之间则可利用接着剂而结合在一起。当驱动基板2上某一像素的像素电极4与上基板5上的对向电极8产生电场时，带电荷的浅色颜料微粒则被吸引至电子纸装置1的上侧。藉由浅色颜料微粒反射外界的光线，则可于电子纸装置1的该像素的位置显示出浅色；而未被驱动的像素则呈现介质溶液的深色。从而藉由像素的驱动，电子纸装置1即可显示出图像。

微杯型的电泳显示器件与微胶囊型的电泳显示器件的主要不同之处在于容置电泳物质的电子纸本体的结构不同。微杯型的电泳显示器件中容置电泳物质的是微杯层，而微胶囊型的电泳显示器件中容置电泳物质的则是微胶囊。如图1所示，设置于下基板6上的微杯层17，是利用高分子树脂层经过加工后形成空腔以填充复数浅色带电荷的微粒及深色的介质溶液10。经过封合空腔后可利用接着层黏合至上基板5，再由驱动基板2上的像素电极4驱动，即可显示图像。

本实施方式中以微杯型的电泳显示器件为例，但并不以此为限。请继续参见图1，电泳显示器件7具有带电的回归反射元件9(即如所述的带电荷的微粒)，当像素电极4与对向电极8之间产生电场时，带电的回归反射元件9朝向或者远离上基板5发生相对移动，使得电子纸装置1在上基板5侧进行图像显示。如图2A所示，假设回归反射元件9带正电荷，当驱动基板2上的像素电极41与上基板5上的对向电极8之间产生正电场时，带正电荷的回归反射元件9则被吸引至电子纸装置1的上侧即靠近上基板5侧。藉由浅色的回归反射元件9反射外界的光线，则可于电子纸装置1的该像素的位置E1和E2显示出浅色。如图2B所示，当驱动基板2上的像素电极42与上基板5上的对向电极8之间产生负电场时，带电荷的回归反射元件9则被吸引至电子纸装置1的下侧即靠近下基板6侧。则电子纸装置1的该像素的位置E2呈现介质溶液10的深色。又或者，假设回归反射元件9带负电荷，当驱动基板2上的像素电极41与上基板5上的对向电极8之间产生正电场时，带负电荷的回归反射元件9则会被吸引至电子纸装置1的下侧即靠近下基板6侧，则电子纸装置1的该像素的位置会呈现介质溶液10的深色；当驱动基板2上的像素电极42与上基板5上的对向电极8之间产生负电场时，带负电荷的回归反射元件9则被吸引至电子纸装置1的上侧即靠近上基板5侧，藉由浅色的回归反射元件9反射外界的光线，则可于电子纸装置1的该像素的位置显示出浅色。从而藉由像素的驱动，电子纸装置1即可显示出图像。

其中，回归反射元件9是根据高折射率玻璃珠形成的球体回归反射原理或透明树脂构成的微晶格形成的立方角回归反射原理而制成，能将光线反射回其光源处，产生极佳的反光效果，因而根据回归反射原理回归反射元件9可为角锥棱镜型阵列排列结构或球型透镜型(如玻璃微珠)。

请参见图3，图3所示为根据本发明的玻璃微珠的反光原理示意图。其中一实施方式中，该回归反射元件9为球型透镜型例如玻璃微珠。球型透镜型是指：入射光C1在空气与玻璃微珠9界面处，由于两种物质折射率不同而产生了折射，经折射后的光产生聚焦。根据玻璃微珠9的折射率不同而聚焦于不同位置。如图3所示，光聚焦后再经镜面反射又经玻璃微珠9折射而回到光源方向，如出射光C2。这种反射类型是依靠光线聚焦再反射而形成的。为了达到较高的反射率，玻璃微珠9的选择很重要。一般是使用由二氧化钛、一氧化钡、二氧化锆、一氧化锌、二氧化硅等组成的玻璃微珠。本实施方式中，玻璃微珠9由TiO₂-ZrO₂-SiO₂体系构成，且玻璃微珠9的折射率介于1.9-1.93之间，玻璃微珠9的粒径为介于10-100微米之间。当然，也并不以此为限，回归反射元件9也可以为塑料(聚碳酸酯)微珠。

请参见图4A和图4B，图4A和图4B所示为根据本发明的角锥棱镜阵列排列结构的示意图。另一实施方式中，回归反射元件为采用角锥棱镜阵列排列的结构，这是一种四面体棱镜(即立方角棱镜)，它具有三个相互垂直的平面。当光线C1入射后，依次经三个平面的反射而使入射光返回光源方向，如出射光C2，这种反射类型是依靠棱镜的全内反射或镜面反射而形成的。例如如图4A中所示的角锥棱镜结构19以及图4B中所示的角锥棱镜结构29。

其中，使回归反射元件表面带电的方法有多种，本发明简单列举如下：

(1)同晶替代及晶格缺陷可以使胶体粒子带电，这种电荷称永久性电荷。

(2)胶体颗粒的表面结合氢或氢氧离子而造成表面带电，例如硅酸胶体颗粒表面可在不同pH条件下，结合氢或氢氧离子，某些粘土矿物及铝、铁等水合氧化物均属此类。

(3)高分子有机物的官能团解离也能使颗粒表面带电，如：蛋白质、腐植酸等。

(4)颗粒表面结合或吸附水中某些离子、配离子或有机离子等，使颗粒表面带电。

综上所述，本发明的回归反射的电子纸装置，可用于标示牌，该电子纸装置具有回归反射效果，能于夜间或天暗时使用，白天依靠日光，夜间利用反射车灯或手电等发射的光线；且电子纸装置显示的画面可更换，不过一般标示牌由于显示的画面不会经常更换，所以耗能很低，只需一小块太阳能电池板即可，无需再外接电线，较少安装的负担。另外，还可通过无线更新画面；而且，后续如果彩色薄膜技术成熟，也可把标识牌做成彩色，用在城市名片等处。

Claims

1.一种回归反射的电子纸装置，用于标示牌，其特征在于该电子纸装置包括

驱动基板，包括复数个像素电极；以及

电子纸本体，该驱动基板驱动该电子纸本体进行显示，该电子纸本体包括

上基板，具有与该复数个像素电极对应的对向电极；

下基板，与该上基板相对设置；以及

电泳显示器件，设置于该上基板与该下基板之间，且该电泳显示器件具有带电的回归反射元件，当该像素电极与该对向电极间产生正电场或负电场时，带电的该回归反射元件朝向或者远离该上基板发生相对移动，使得该电子纸装置在该上基板侧显示图像。

2.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于该回归反射元件为玻璃微珠。

3.如权利要求2所述的电子纸装置，其特征在于该玻璃微珠的折射率介于1.9-1.93之间。

4.如权利要求2所述的电子纸装置，其特征在于该玻璃微珠的粒径介于10-100微米之间。

5.如权利要求2所述的电子纸装置，其特征在于玻璃微珠由TiO₂-ZrO₂-SiO₂体系构成。

6.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于该回归反射元件为采用角锥棱镜阵列排列的结构。

7.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于该驱动基板的基台由玻璃基板组成，并且该上基板的基台由玻璃基板或透明塑料基板组成。

8.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于该电泳显示器件为微胶囊型。

9.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于该电泳显示器件为微杯型。

10.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于该下基板包括：

密封层，用以密封该电泳显示器件；以及

黏着层，设置于该密封层与该驱动基板之间。