CN104280973A - 一种无源驱动电泳型电子纸装置及其驱动方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源驱动电泳型电子纸装置及其驱动方式，所述电子纸装置包括：显示介质层和相对设置的上基板和下基板；所述下基板上表面形成有公共引线电极、显示引线电极和显示电极；所述上基板下表面形成有公共电极；所述公共电极通过转印电极与所述公共引线电极电连接；所述显示电极与所述显示引线电极相连接；所述显示电极、显示引线电极通过胶层连接所述显示介质层，该显示介质层容置于所述胶层和所述公共电极之间；所述显示电极与所述公共电极之间形成一电场，该电场足以驱动显示介质层的显示。本发明制造成本低、生产效率高，能够大大推进电子纸的应用进程和普及进程。

Description

一种无源驱动电泳型电子纸装置及其驱动方式

技术领域

本发明涉及一种无源驱动电泳型电子纸装置及其驱动方式。

背景技术

电泳型电子纸以其高对比度、广视角和低功耗的优势使得问世之后得到了广泛关注；电泳显示装置显示信息的过程，是经由背板电极和公共电极把电信号加到电泳显示膜上，在电场的作用下，带正电荷和负电荷的粒子会向不同方向移动，形成黑、白或彩色显示状态。当把信号输入到背板电极和公共电极上，则在背板电极与公共电极之间形成不同的电位差，由此驱动电泳显示膜层中的粒子移动，则能够显示各种各样的所需信息。

随着蚀刻工艺近几十年的不断发展，尤其是制造设备的改良换代，目前在基板上进行微米甚至纳米级的线宽和线距的蚀刻，是一项成熟的现有技术，同时采用玻璃基板作COG封装的模组，可以达到700片/小时左右，加工效率非常高。

现有技术中的段位式电泳型电子纸柔性电路板(FPC)或印制电路板(PCB)等作为基板，采取显示电极和显示引线电极形成在基板的不同面上，并通过过孔连接，这种电泳型电子纸对于复杂的显示图形不能实现精确的显示效果，且模组加工方式一般采用COB或TAB的封装方式，原材料成本相对较高，同时加工效率低下，比如实现100段的显示装置，若采用COB封装方式，一台BONGING机的加工效率是100片/小时左右，很难满足海量产品的生产需求。现有技术中还存在一种电泳型电子纸，其实现方式为在基板上先形成显示电极和显示引线电极，同时为了避免引线电极的显示，需在显示引线电极上面覆盖一层绝缘层，不仅增加了制作工序和制造成本，且对于一些精密图形，通过覆盖绝缘层的方式也不能达到显示精度要求，另外，绝缘层的设置还会造成引线电极与显示电极之间的高度差，使得显示图形时有明显的凹凸感。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种无源驱动电泳型电子纸装置及其驱动方式。

本发明的技术手段如下：

一种无源驱动电泳型电子纸装置，包括：显示介质层和相对设置的上基板和下基板；所述下基板上表面形成有公共引线电极、显示引线电极和显示电极；所述上基板下表面形成有公共电极；所述公共电极通过转印电极与所述公共引线电极电连接；所述显示电极与所述显示引线电极相连接；所述显示电极、显示引线电极通过胶层连接所述显示介质层，该显示介质层容置于所述胶层和所述公共电极之间；所述显示电极与所述公共电极之间形成一电场，该电场足以驱动显示介质层的显示；

另外，还包括贴附在上基板上，并与下基板共同构成封闭结构的保护膜体；

另外，还包括保护层；所述保护层覆盖在未置于上基板和下基板之间的公共引线电极和显示引线电极上；

进一步地，所述显示电极和显示引线电极均有多个；所述显示引线电极的宽度、以及相邻显示引线电极之间的距离均为0.025～0.08mm；

进一步地，通过调整所述显示引线电极的宽度、以及相邻显示引线电极之间的距离来提高电子纸装置的对比度；

另外，还包括多个输出端与公共引线电极和显示引线电极相连接的驱动芯片；

进一步地，通过设定施加在所述驱动芯片输入端的驱动波形和驱动时序来控制所述显示引线电极的消隐；

进一步地，所述显示电极包括背景电极；对应刷屏的最终时段和该最终时段的前一时段，所述背景电极被施加的电信号极性相反；

进一步地，所述显示电极还包括笔段像素电极；所述笔段像素电极至少包括第一笔段像素电极和第二笔段像素电极；

如上所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置的驱动方式，

当所述电子纸装置工作在正显模式下，按照第一时段至第六时段的顺序，在所述第一笔段像素电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和正极性信号，在所述第二笔段像素电极上施加的电信号依次为正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号，在所述背景电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号，在所述公共电极上施加的电信号依次为负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号；

当所述电子纸装置工作在负显模式下，按照第一时段至第六时段的顺序，在所述第一笔段像素电极上施加的电信号依次为负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号，在所述第二笔段像素电极上施加的电信号依次为正极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和负极性信号，在所述背景电极上施加的电信号依次为正极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号，在所述公共电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种无源驱动电泳型电子纸装置及其驱动方式，适用范围广、电极材料选择广泛、工艺设备简单、生产过程能耗低、制造方法绿色环保、制造成本低、生产效率高，能够大大推进电子纸的应用进程和普及进程，可以满足广大用户对于海量产品在数量、效率及价格上的需求；其制造生产只需在现有的LCD生产线设备的基础上，追加少量的生产设备，便能完成批量化和规模化，通过调整所述显示引线电极的宽度、以及相邻显示引线电极之间的距离，使得显示引线电极可以受到相邻电场的控制，进而达到显示引线电极消隐的效果，通过对从而显著的提高了显示的对比度，避免了显示引线电极对显示内容的影响，实现了低功耗和高对比度显示，降低了生产难度，同时利用特定的驱动波形和驱动时序同样能够实现显示引线电极被消隐藏，使得显示图案的结构更简单，整个电子纸的显示图案更精细，降低了加工工艺和设备配置的要求。

附图说明

图1是本发明所述电子纸装置的结构示意图；

图2是本发明电子纸装置工作在正显模式下的驱动波形示意图；

图3是本发明电子纸装置工作在负显模式下的驱动波形示意图；

图中：1、下基板，2、显示电极，3、显示引线电极，4、公共引线电极，5、保护层，6、保护膜体，7、胶层，8、显示介质层，9、公共电极，10、上基板，11、转印电极。

具体实施方式

如图1所示的一种无源驱动电泳型电子纸装置，包括：显示介质层8和相对设置的上基板10和下基板1；所述下基板1上表面形成有公共引线电极4、显示引线电极3和显示电极2；所述上基板10下表面形成有公共电极9；所述公共电极9通过转印电极11与所述公共引线电极4电连接；所述显示电极2与所述显示引线电极3相连接；所述显示电极2、显示引线电极3通过胶层7连接所述显示介质层8，该显示介质层8容置于所述胶层7和所述公共电极9之间；所述显示电极2与所述公共电极9之间形成一电场，该电场足以驱动显示介质层8的显示；另外，还包括贴附在上基板10上，并与下基板1共同构成封闭结构的保护膜体6；另外，还包括保护层5；所述保护层5覆盖在未置于上基板10和下基板1之间的公共引线电极4和显示引线电极3上；进一步地，所述显示电极2和显示引线电极3均有多个；所述显示引线电极3的宽度、以及相邻显示引线电极3之间的距离均为0.025～0.08mm；进一步地，通过调整所述显示引线电极3的宽度、以及相邻显示引线电极3之间的距离来提高电子纸装置的对比度；另外，还包括多个输出端与公共引线电极4和显示引线电极3相连接的驱动芯片；进一步地，通过设定施加在所述驱动芯片输入端的驱动波形和驱动时序来控制所述显示引线电极3的消隐；进一步地，所述显示电极2包括背景电极；对应刷屏的最终时段和该最终时段的前一时段，所述背景电极被施加的电信号极性相反；进一步地，所述显示电极2还包括笔段像素电极；所述笔段像素电极至少包括第一笔段像素电极和第二笔段像素电极；显示内容的任意段可认为是第一笔段像素电极和第二笔段像素电极，显示内容以外空白处的填充是背景电极；所述保护膜体6包括一置于在上基板10上的第一贴附部、两个分别置于下基板1两端的第二贴附部、连接第一贴附部和第二贴附部的弯折部；所述保护膜体6上可设置有热熔胶，通过加温加压的方式能够实现保护膜体6与基板之间良好的贴附，从而达到阻水阻潮的效果；保护层5的设置利于保护上基板10覆盖范围外的公共引线电极4和显示引线电极3，保证产品的可靠性，防止电腐蚀现象的发生。

如图2和图3所示，如上所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置的驱动方式，

当所述电子纸装置工作在正显模式下，按照第一时段至第六时段的顺序，在所述第一笔段像素电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和正极性信号，在所述第二笔段像素电极上施加的电信号依次为正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号，在所述背景电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号，在所述公共电极9上施加的电信号依次为负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号；

当所述电子纸装置工作在负显模式下，按照第一时段至第六时段的顺序，在所述第一笔段像素电极上施加的电信号依次为负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号，在所述第二笔段像素电极上施加的电信号依次为正极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和负极性信号，在所述背景电极上施加的电信号依次为正极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号，在所述公共电极9上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号。

本发明所述下基板1为玻璃基板、涤纶树脂(PET)基板、金属基板或纸质基板等；下基板1没有透明性的要求，不同种类和特性的基板，可以制造出适应各种工作环境和显示内容的低成本电泳型电子纸装置，其中制造工艺最为成熟的是玻璃基板，这种基板封装成本低、生产效率高、且可以利用TN、STN生产线，具体地，下基板1可以采用旭硝子玻璃基板，厚度可以根据客户的需求，目前常规的是1.1mm、0.7mm和0.55mm等，也可以做到更薄，比如0.2mm；旭硝子玻璃基板，具有优良的阻水隔湿特性、较低的封装成本、以及易于各种电极的成膜等特点，与PCB基板或FPC基板相比，在制作工艺过程中可以省掉下层的阻水保护膜，使得加工效率进一步提高，材料成本进一步降低；所述上基板10为透明塑料基板；所述公共引线电极4、显示引线电极3和显示电极2可采用光刻工艺制成，材质为ITO材料、金属材料或有机导电材料；实际应用时可以根据基板种类和连接方式的要求来选择上述电极的材料种类和加工方式，光刻技术具有加工精度高、制造加工出的电极宽度以及电极之间的距离能够达到微米级甚至纳米数量级的特点。在实际设计时，若驱动芯片的类型为COG方式连接，则下基板1和上基板10可选择玻璃基板；所述公共引线电极4、显示引线电极3和显示电极2可采用金属材料，对应地，加工方式可选印刷工艺或光刻工艺；所述公共引线电极4、显示引线电极3和显示电极2还可采用ITO材料，对应地，加工方式选择光刻工艺。上基板10、下基板1、公共引线电极4、显示引线电极3和显示电极2的材料并不局限于此。本发明所述驱动芯片通过COG、COB、COF或引脚方式与公共引线电极4和显示引线电极3相连接；由于投入应用的电子纸装置往往具有使用环境和所要求性能的差异，尤其是要求整个驱动单元外形尺寸比较小的时候，COG和COF方式是优先选择的方式之一，其中COF的成本相对很高，COG是低成本设计方案的最佳选择，且工艺成熟、效率相比最高，便于大批量规模化地生产。本发明所述显示介质层8可以是微胶囊、微杯的电泳显示介质，也可以是其它类型的显示介质层8。

本发明提供的一种无源驱动电泳型电子纸装置及驱动方式，通过调整所述显示引线电极的宽度、以及相邻显示引线电极之间的距离，使得显示引线电极可以受到相邻电场的控制，进而达到显示引线电极消隐的效果，通过对从而显著的提高了显示的对比度，避免了显示引线电极对显示内容的影响，实现了低功耗和高对比度显示，降低了生产难度，同时利用特定的驱动波形和驱动时序同样能够实现显示引线电极被消隐藏，使得显示图案的结构更简单，整个电子纸的显示图案更精细，降低了加工工艺和设备配置的要求；另外，本发明适用范围广、电极材料选择广泛、工艺设备简单、生产过程能耗低、制造方法绿色环保、制造成本低、生产效率高，能够大大推进电子纸的应用进程和普及进程，可以满足广大用户对于海量产品在数量、效率及价格上的需求；其制造生产只需在现有的LCD生产线设备的基础上，追加少量的生产设备，便能完成批量化和规模化。现有技术中的电子纸装置通常显示引线电极在驱动的过程中同显示电极一样显示，通过本发明电子纸装置的驱动方式使得显示引线电极在驱动过程中消隐，达到提高显示对比度的目的；通过本发明电子纸装置的结构和硬件设计结合驱动方式，使得显示达到了最佳的对比度。

图2示出了本发明电子纸装置工作在正显模式下的驱动波形示意图，如图2所示，以白底黑字为例，对应刷屏的最终时段和该最终时段的前一时段，所述背景电极被施加的电信号极性相反，所述刷屏的最终时段为第六时段，在第六时段，在背景电极上施加的电信号为负极性信号，其呈显示状态，即白，在第五时段，在背景电极上施加的电信号为正极性信号，其呈非显示状态，即黑；现有技术中的刷屏方式，对应刷屏的最后两个时段，背景电极通常是非显示状态刷至非显示状态(白刷至白)，这样在刷最终屏之前，显示介质层8的微胶囊内的带电粒子状态已经基本达到最终刷屏时所需的状态，使得在刷最终屏时，只有少量的粒子进行低能量的运动，扩散运动效果较差，不足以将显示引线电极3完全刷干净，而本发明对应刷屏的最后两个时段(图2中的时段T5和T6)，背景电极是由显示状态刷至非显示状态(黑刷至白)，使得显示介质层8微胶囊内的带电粒子在刷最终屏之前和刷最终屏时的状态有着相反的极性，进而大量带电粒子进行高能量运动，这样‘扩散运动’的效果就很明显，可将显示引线电极3全刷干净，可将显示效果达到最佳。具体地，在第一时段(T1)，第一笔段像素电极上施加的电信号为负极性信号(低电平)，其呈非显示状态，即白，第二笔段像素电极上施加的电信号为正极性信号(高电平)，其呈显示状态，即黑，背景电极上施加的电信号为负极性信号，其呈显示状态，即白，同时公共电极9上施加的电信号为负极性信号；从第二时段(T2)开始刷屏，除公共电极9上施加的电信号为正极性信号外，第一笔段像素电极、第二笔段像素电极和背景电极上施加的电信号均为负极性信号，达到此屏刷白的显示状态；在第三时段(T3)，除公共电极9上施加的电信号为负极性信号外，第一笔段像素电极、第二笔段像素电极和背景电极上施加的电信号均为正极性信号，达到此屏刷黑的显示状态；第四时段(T4)各电极施加的电信号与第二时段(T2)的一致；第五时段(T5)各电极施加的电信号与第三时段(T3)的一致；当第五时段(T5)结束后显示状态为黑屏；在第六时段(T6)，第一笔段像素电极上施加的电信号为正极性信号，其呈显示状态，即黑，第二笔段像素电极上施加的电信号为负极性信号，其呈非显示状态，即白，背景电极上施加的电信号为负极性信号，其呈显示状态，即白，同时公共电极9上施加的电信号为正极性信号；第七时段(T7)来作低电位处理，关闭电荷泵，此时，第一笔段像素电极、第二笔段像素电极和背景电极上施加的电信号均为负极性信号。

图3示出了本发明电子纸装置工作在负显模式下的驱动波形示意图，如图3所示，以黑底白字为例，对应刷屏的最终时段和该最终时段的前一时段，所述背景电极被施加的电信号极性相反，所述刷屏的最终时段为第六时段，在第六时段，在背景电极上施加的电信号为正极性信号，其呈显示状态，即白，在第五时段，在背景电极上施加的电信号为负极性信号，其呈非显示状态，即黑；现有技术中的刷屏方式，对应刷屏的最后两个时段，背景电极通常是非显示状态刷至非显示状态(白刷至白)，这样在刷最终屏之前，显示介质层8的微胶囊内的带电粒子状态已经基本达到最终刷屏时所需的状态，使得在刷最终屏时，只有少量的粒子进行低能量的运动，扩散运动效果较差，不足以将显示引线电极3完全刷干净，而本发明对应刷屏的最后两个时段(图3中的时段T5和T6)，背景电极是由非显示状态刷至显示状态(黑刷至白)，使得显示介质层8微胶囊内的带电粒子在刷最终屏之前和刷最终屏时的状态有着相反的极性，进而大量带电粒子进行高能量运动，这样‘扩散运动’的效果就很明显，可将显示引线电极3全刷干净，可将显示效果达到最佳。具体地，在第一时段(T1)，第一笔段像素电极上施加的电信号为负极性信号(低电平)，其呈非显示状态，即黑，第二笔段像素电极上施加的电信号为正极性信号(高电平)，其呈显示状态，即白，背景电极上施加的电信号为正极性信号，其呈显示状态，即白，同时公共电极9上施加的电信号为负极性信号；从第二时段(T2)开始刷屏，除公共电极9上施加的电信号为负极性信号外，第一笔段像素电极、第二笔段像素电极和背景电极上施加的电信号均为正极性信号，达到此屏刷白的显示状态；在第三时段(T3)，除公共电极9上施加的电信号为正极性信号外，第一笔段像素电极、第二笔段像素电极和背景电极上施加的电信号均为负极性信号，达到此屏刷黑的显示状态；第四时段(T4)各电极施加的电信号与第二时段(T2)的一致；第五时段(T5)各电极施加的电信号与第三时段(T3)的一致；当第五时段(T5)结束后显示状态为黑屏；在第六时段(T6)，第一笔段像素电极上施加的电信号为正极性信号，其呈显示状态，即白，第二笔段像素电极上施加的电信号为负极性信号，其呈非显示状态，即黑，背景电极上施加的电信号为正极性信号，其呈显示状态，即白，同时公共电极9上施加的电信号为负极性信号；第七时段(T7)同样来作低电位处理，关闭电荷泵，此时，第一笔段像素电极、第二笔段像素电极和背景电极上施加的电信号均为负极性信号。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于包括：显示介质层和相对设置的上基板和下基板；所述下基板上表面形成有公共引线电极、显示引线电极和显示电极；所述上基板下表面形成有公共电极；所述公共电极通过转印电极与所述公共引线电极电连接；所述显示电极与所述显示引线电极相连接；所述显示电极、显示引线电极通过胶层连接所述显示介质层，该显示介质层容置于所述胶层和所述公共电极之间；所述显示电极与所述公共电极之间形成一电场，该电场足以驱动显示介质层的显示。

2.根据权利要求1所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于还包括贴附在上基板上，并与下基板共同构成封闭结构的保护膜体。

3.根据权利要求1所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于还包括保护层；所述保护层覆盖在未置于上基板和下基板之间的公共引线电极和显示引线电极上。

4.根据权利要求1所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于所述显示电极和显示引线电极均有多个；所述显示引线电极的宽度、以及相邻显示引线电极之间的距离均为0.025～0.08mm。

5.根据权利要求4所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于通过调整所述显示引线电极的宽度、以及相邻显示引线电极之间的距离来提高电子纸装置的对比度。

6.根据权利要求1所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于还包括多个输出端与公共引线电极和显示引线电极相连接的驱动芯片。

7.根据权利要求6所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于通过设定施加在所述驱动芯片输入端的驱动波形和驱动时序来控制所述显示引线电极的消隐。

8.根据权利要求7所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于所述显示电极包括背景电极；对应刷屏的最终时段和该最终时段的前一时段，所述背景电极被施加的电信号极性相反。

9.根据权利要求8所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置，其特征在于所述显示电极还包括笔段像素电极；所述笔段像素电极至少包括第一笔段像素电极和第二笔段像素电极。

10.根据权利要求9所述的一种无源驱动电泳型电子纸装置的驱动方式，其特征在于：

当所述电子纸装置工作在正显模式下，按照第一时段至第六时段的顺序，在所述第一笔段像素电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和正极性信号，在所述第二笔段像素电极上施加的电信号依次为正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号，在所述背景电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号，在所述公共电极上施加的电信号依次为负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号；

当所述电子纸装置工作在负显模式下，按照第一时段至第六时段的顺序，在所述第一笔段像素电极上施加的电信号依次为负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号，在所述第二笔段像素电极上施加的电信号依次为正极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和负极性信号，在所述背景电极上施加的电信号依次为正极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号和正极性信号，在所述公共电极上施加的电信号依次为负极性信号、负极性信号、正极性信号、负极性信号、正极性信号和负极性信号。