CN104317131B - 一种电子纸显示装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子纸显示装置及其制作方法，包括：相对设置的上基板和下基板，以及填充在上基板和下基板之间的显示层，电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元，在每个显示单元中，显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的带色粒子，上基板和/或下基板具有电极结构，其中，各显示单元具有的电极结构能够产生控制凝胶微粒的溶胀状态，使带色粒子在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的电场，由于凝胶微粒在电极结构产生的电场变化时发生溶胀或消溶胀，进而吸收带色粒子或释放带色粒子，这种带色粒子的可控释放，能实现黑白、灰色或彩色显示，且能调整显示刷新速度。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种电子纸显示装置及其制作方法。
背景技术
目前，电子纸显示装置具有纸介质一样的视觉特点，凭借超宽视角、超低功能、纯反射模式、双稳态显示以及防强光等优势，成为便携式设备的新宠。
现有的电子纸显示装置，包括相对设置的上基板和下基板，以及填充在上基板和下基板之间的显示层，电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元，在每个显示单元中，显示层包括黑白两种颜色的带电颗粒和电解液，上基板和/或下基板具有电极结构，各显示单元具有的电极结构能够产生电场。在电场的作用下，黑白两种颜色的带电颗粒不停运动，当白色的带电颗粒上升到上基板的表面时，光照射到上基板的表面被完全反射，形成白色的状态；当电场变化时，黑白两种颜色的带电颗粒会交换位置，白色的带电颗粒下降，黑色的带电颗粒上升到上基板的表面，光被黑色的带电颗粒全部吸收，形成黑色的状态，这样就呈现出黑白单色的显示效果。另外，黑白两种颜色的带电颗粒成比例的混合上升到上基板的表面时，就会形成黑白及有灰度层次的不同颜色。现有的彩色显示的电子纸显示装置，需要加彩色滤光片或者显示层包括带不同电荷的有色染料粒子，但是加彩色滤光片后，会降低透过率，进而降低电子纸显示装置的亮度和对比度，利用带不同电荷的有色染料粒子时，由于粒子的染色存在不稳定的状态，会造成电子纸显示装置彩色显色不均匀的现象。因此，仍待提出改进的彩色显示的电子纸显示装置。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种电子纸显示装置及其制作方法，能实现黑白、灰色或彩色显示，且能调整显示刷新速度。
因此，本发明实施例提供了一种电子纸显示装置，包括：相对设置的上基板和下基板，以及填充在所述上基板和下基板之间的显示层，所述电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元：
在每个所述显示单元中，所述显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的带色粒子；
在每个所述显示单元中，所述上基板和/或所述下基板具有电极结构，其中，各所述显示单元具有的所述电极结构能够产生控制所述凝胶微粒的溶胀状态，使所述带色粒子在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的电场。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，每个所述显示单元分为多个亚像素区域；
每个所述显示单元中具有的所述电极结构分为与所述亚像素区域一一对应且相互独立的子电极结构。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，在每个所述亚像素区域中的所述凝胶微粒的孔状结构的直径大于所述带色粒子的直径。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，每个所述显示单元中各所述亚像素区域具有的所述带色粒子的颜色不同。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，还包括：位于所述显示层和所述上基板之间具有微孔结构的覆盖层，所述覆盖层的微孔结构的直径大于所述带色粒子的直径；
所述覆盖层与所述上基板之间具有空隙，所述覆盖层与所述上基板的垂直距离大于或等于所述带色粒子的直径。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，所述上基板和所述下基板是玻璃基板或柔性基板。
本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，包括：
在下基板上形成显示层；在预先划定区域的各显示单元中，所述显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的带色粒子；
将形成有所述显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成所述电子纸显示装置；在每个所述显示单元中，所述上基板和/或所述下基板具有电极结构，其中，各所述显示单元具有的所述电极结构能够产生控制所述凝胶微粒的溶胀状态，使所述带色粒子在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的电场。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，在所述下基板上形成显示层，具体包括：
将具有孔状结构的所述凝胶微粒注入或印刷在所述下基板上；
将具有所述凝胶微粒的下基板放置于装有溶解所述带色粒子的电解液的罐装槽内；
对所述罐装槽施加电场，使所述凝胶微粒发生溶胀吸收所述带色粒子；
将具有吸收有所述带色粒子的凝胶微粒的下基板从所述罐装槽内取出。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，在所述下基板上形成显示层，具体包括：
将具有孔状结构的所述凝胶微粒放置于装有溶解所述带色粒子的电解液的罐装槽内；
对所述罐装槽施加电场，使所述凝胶微粒发生溶胀吸收所述带色粒子；
将吸收有所述带色粒子的凝胶微粒注入或印刷在所述下基板上。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，在所述下基板上形成显示层之后，在将形成有所述显示层的下基板与上基板进行封装处理之前，还包括：
在所述显示层上形成具有微孔结构的覆盖层，所述覆盖层的微孔结构的直径大于所述带色粒子的直径；所述覆盖层与所述上基板之间具有空隙，所述覆盖层与所述上基板的垂直距离大于或等于所述带色粒子的直径。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，在所述下基板上形成显示层之前，还包括：
将第一单体，第二单体，交连剂和引发剂溶解于溶剂中；
在溶解有所述第一单体，第二单体，交连剂和引发剂的溶液中加入致孔剂并通入保护气使溶液中的氧气排出；
将所述加入致孔剂和排出氧气后的溶液装入模具内置于恒温水浴槽中反应预设时间后得到凝胶，并冷却至室温；
在所述凝胶中加入去除致孔剂直至所述凝胶中的致孔剂完全去除；
对去除致孔剂后的凝胶进行去除未反应的第一单体和第二单体的处理，得到具有孔状结构的所述凝胶微粒。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，所述第一单体和第二单体为碳碳双键的烯类化合物，所述交连剂为两个或两个以上的碳碳双键的化合物，所述引发剂为在受热或光照的条件下发生化学键断裂的化合物。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，所述致孔剂为聚乙二醇、硅或硅的氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、碳酸钙、或钛白。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，所述去除致孔剂为有机酸，无机酸，或含钛、钙或硅的有机溶剂。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种电子纸显示装置及其制作方法，包括：相对设置的上基板和下基板，以及填充在上基板和下基板之间的显示层，电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元，在每个显示单元中，显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的带色粒子，且上基板和/或下基板具有电极结构，其中，各显示单元具有的电极结构能够产生控制凝胶微粒的溶胀状态，使带色粒子在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的电场，由于凝胶微粒在电极结构产生的电场变化时发生溶胀或消溶胀，进而吸收带色粒子或释放带色粒子，这种带色粒子的可控释放，能实现黑白、灰色或彩色显示，且能调整显示刷新速度，提高显示装置的画面品质。
附图说明
图1a和图1b分别为本发明实施例提供的TN显示模式下的电子纸显示装置的结构示意图；
图2a和图2b分别为本发明实施例提供的ADS显示模式下的电子纸显示装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的TN显示模式下的带覆盖层的电子纸显示装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的ADS显示模式下的带覆盖层的电子纸显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子纸显示制作方法流程图；
图6为本发明实施例提供的实例一的电子纸显示装置的制作方法流程图；
图7为本发明实施例提供的实例二的电子纸显示装置的制作方法流程图；
图8为本发明实施例提供的实例三的电子纸显示装置的制作方法流程图；
图9为本发明实施例提供的实例四的电子纸显示装置的制作方法流程图。
具体实施方式
凝胶微粒是由三维交联网络结构高聚物和介质共同组成的多元体系，不溶于水，但能显著地溶胀于水中，吸收大量的水，并具有极强的保水能力，且能保持一定的形状。其中，对电场敏感的凝胶微粒是指在电场作用下可发生溶胀或消溶胀的一类凝胶微粒，电场响应机理是凝胶微粒中的荷电基团的抗衡离子在电场的作用下的定向移动引起渗透压和聚电解质电离状态的变化，进而导致凝胶微粒的体积或形状变化。这种新型的对电场敏感的凝胶微粒在传感器、可控药物释放、自动开关元件和分离技术等领域的应用具有广阔的前景。
本发明实施例提供的电子纸显示装置正是利用对电场敏感的凝胶微粒为载体作为显示层中的一部分，实现电子纸显示装置的黑白、灰色或彩色显示。
下面结合附图，对本发明实施例提供的电子纸显示装置及其制作方法的具体实施方式进行详细地说明。
其中，附图中各膜层的厚度和区域的形状不反映电子纸显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种电子纸显示装置，如图1a和图1b所示，包括：相对设置的上基板100和下基板200，以及填充在上基板100和下基板200之间的显示层300，电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元：
在每个显示单元中，显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒301，电解液302，以及在凝胶微粒301的孔状结构和电解液302之间相互转移的带色粒子303；
在每个显示单元中，上基板和/或下基板具有电极结构可以和液晶显示面板具有的电极结构类似，例如如图1a和图1b所示，上基板100具有电极结构101，下基板200具有电极结构201，此时电子纸显示装置为类似于液晶显示面板的扭曲向列型(Twisted Nematic，简称TN)显示模式，且下基板200一般还会包括诸如薄膜晶体管等其他结构，在图1a和图1b中未示出；又如如图2a和图2b所示，只有下基板200具有电极结构201，此时电子纸显示装置为类似于液晶显示面板的高级超维场转换技术(ADvanced Super Dimension Switch，简称ADS)显示模式，且下基板200还会包括诸如薄膜晶体管等其他结构，在图2a和图2b中未示出。
在各显示单元具有的电极结构均能够产生控制凝胶微粒301的溶胀状态，使带色粒子303在凝胶微粒301的孔状结构和电解液302之间相互转移的电场。具体地，各显示单元具有的电极结构能够产生控制凝胶微粒的溶胀状态，使带色粒子在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的电场，由于凝胶微粒具有孔状结构，可以容纳带色粒子，在电极结构产生的电场的作用下，凝胶微粒发生溶胀从电解液中吸收带色粒子，在电场发生变化时，会引起凝胶微粒的孔状结构中的电场状态及分布发生变化，使凝胶微粒发生消溶胀释放带色粒子，释放出的带色粒子分布在电解液中，当电场发生反向变化时，凝胶微粒又发生溶胀再度将释放在电解液中的带色粒子吸收在孔状结构中，这种带色粒子的可控释放，能实现黑白、灰色或彩色显示，且能调整显示刷新速度，进一步可以提高电子纸显示装置的画面品质。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，为了能够使电子纸显示装置的每个显示单元可显示不同颜色，每个显示单元可以细分为多个亚像素区域，例如，如图1a和1b所示，每个显示单元分为三个亚像素区域；每个显示单元中具有的电极结构分为与亚像素区域一一对应且相互独立的子电极结构，这样可以保证每个亚像素区域中的电场由相对应的子电极结构提供，当需要凝胶微粒301在亚像素区域的溶胀状态发生变化时，与该亚像素区域对应的子电极结构可以提供电场，进而可以控制带色粒子303在凝胶微粒301的孔状结构和电解液302之间相互转移。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，在每个亚像素区域中的凝胶微粒301的孔状结构的直径需要大于带色粒子303的直径，带色粒子303的直径为纳米级，这样方便带色粒子303在凝胶微粒301的孔状结构中进出，进而在电场变化下凝胶微粒301才可以进行对带色粒子303的吸收或释放，在这里，凝胶微粒301的孔状结构的直径在凝胶微粒301制作的过程中可以进行调节，对凝胶微粒301的孔状结构的直径的调节可以实现对电子纸显示刷新速度的调整，一般来说，孔状结构相对于带色粒子的直径越大，其对电场的相应速度也就越快。
一般地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，为了使电子纸显示装置能够显示彩色，一般将每个显示单元中各亚像素区域设置为具有不同颜色的带色粒子303，该带色粒子303的颜色一般可以为黑色、红色、绿色、蓝色、黄色或其他颜色，当亚像素区域中的带色粒子303从凝胶微粒301的孔状结构转移到在电解液302中，该亚像素区域所显示的颜色一般为带色粒子的颜色，则当每个显示单元中各亚像素区域具有的带色粒子303的颜色不同时，各亚像素区域所显示的颜色一般会显示出不同的颜色。如图1a所示，各显示单元分为三个像素区域，假设凝胶微粒为白色时，第一像素区域为粒子颜色区，凝胶微粒处于消溶胀状态，电场发生变化时，凝胶微粒的孔状结构内的渗透压和聚电解质电离状态发生变化，带色粒子被快速排出聚集于上基板下表面，对外呈现出带色粒子本身的颜色；第二像素区域为白色区，凝胶微粒处于溶胀状态，带色粒子包裹于凝胶微粒中，因此粒子的本身颜色为凝胶微粒所覆盖，对外呈现白色状态；第三像素区同第一像素区，呈带色粒子本身的颜色，整体像素区域在人眼进行合成，呈第一像素区域、第二像素区域和第三像素区域的合成颜色，如仅需呈黑白显示时，此种设计可以使整体显示的分辨率可以大幅提高；如图1b所示，第一像素区域和第三像素区域为白色区，第二像素区域为粒子颜色区。在此，通过电压的大小来调整排出或吸收带色粒子的数量可以实现不同的灰阶显示效果。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，如图3和图4所示，还包括：位于显示层300和上基板100之间具有微孔结构的覆盖层400，该覆盖层400的微孔结构的直径大于带色粒子303的直径；具体地，该覆盖层400与上基板100之间具有空隙A，该覆盖层400与上基板100的垂直距离，即空隙A的厚度，大于或等于带色粒子303的直径，则该空隙A具有完全搁放全部带色粒子的空间，设置该覆盖层400的作用是为了在凝胶微粒301发生溶胀的过程中，能几乎将在空隙A中的带色粒子303完全被凝胶微粒301吸收，或在凝胶微粒301发生消溶胀的过程中，能几乎将已吸收在凝胶微粒的孔状结构中的带色粒子全部释放到空隙A中，进一步可以提高电子纸显示装置整体的显示效果。
一般地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置中，上基板100和下基板200可以设置是玻璃基板或柔性基板，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种电子纸显示装置相似，因此该方法的实施可以参见电子纸显示装置的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，本发明实施例提供的电子纸显示装置的制作方法，如图5所示，具体包括以下步骤：
S101、在下基板上形成显示层；在预先划定区域的各显示单元中，显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的带色粒子；
S102、将形成有显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成电子纸显示装置；在每个显示单元中，上基板和/或下基板具有电极结构，其中，各显示单元具有的电极结构能够产生控制凝胶微粒的溶胀状态，使带色粒子在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的电场。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，步骤S101在下基板上形成显示层的图形，具体可以采用如下方式实现：
首先，将具有孔状结构的凝胶微粒注入或印刷在下基板上；具体地，凝胶微粒经过自然干燥，然后真空干燥至恒重，粉碎至一定颗粒大小，最后通过注射法或印刷法分别成型于下基板上的各像素区域内；
再将具有凝胶微粒的下基板放置于装有溶解带色粒子的电解液的罐装槽内；具体地，电解液可以为中性溶液或可电离的溶液，例如去离子水、氯化钠溶液，可以根据凝胶微粒的不同，选择性挑选。
然后，对罐装槽施加电场，使凝胶微粒发生溶胀吸收带色粒子；具体地，制作包裹带色粒子的凝胶微粒，需要将具有凝胶微粒的下基板置于电场环境下，加入混合均匀的带色粒子体系，让凝胶微粒发生溶胀进行充分地吸收带色粒子；
最后，将具有吸收有带色粒子的凝胶微粒的下基板从罐装槽内取出。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，步骤S101在下基板上形成显示层的图形，具体还可以采用如下方式实现：
首先，将具有孔状结构的凝胶微粒放置于装有溶解带色粒子的电解液的罐装槽内；
然后，对罐装槽施加电场，使凝胶微粒发生溶胀吸收带色粒子；具体地，制作包裹带色粒子的凝胶微粒，需要将凝胶微粒置于电场环境下，加入混合均匀的带色粒子体系，让凝胶微粒发生溶胀进行充分地吸收带色粒子；
最后，将吸收有带色粒子的凝胶微粒注入或印刷在下基板上。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，在步骤S101下基板上形成显示层之后，在步骤S102将形成有显示层的下基板与上基板进行封装处理之前，具体可以采用如下方式：
在显示层上形成具有微孔结构的覆盖层，该覆盖层的微孔结构的直径应该大于带色粒子的直径；在进行封装处理之前，该覆盖层与上基板之间应该具有一定的空隙，该覆盖层与上基板的垂直距离一般设置为大于或等于带色粒子的直径。该覆盖层可以在凝胶微粒发生溶胀或消溶胀的过程中，能将几乎全部的带色粒子全部吸收或释放。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，在步骤S101下基板上形成显示层之前，具体可以采用如下方式：
首先，将第一单体，第二单体，交连剂和引发剂溶解于溶剂中；
在溶解有第一单体，第二单体，交连剂和引发剂的溶液中加入致孔剂并通入保护气使溶液中的氧气排出；
再将加入致孔剂和排出氧气后的溶液装入模具内置于恒温水浴槽中反应预设时间后得到凝胶，并冷却至室温；
然后，在凝胶中加入去除致孔剂直至凝胶中的致孔剂完全去除；
最后，对去除致孔剂后的凝胶进行去除未反应的第一单体和第二单体的处理，得到具有孔状结构的凝胶微粒。
具体地，将第一单体，第二单体，交连剂和引发剂，置于一定量的溶剂中溶解，充分搅拌，待全部溶解后加入致孔剂，通入保护气体将溶液体系内氧气排出后，在一定形状的模具内置于恒温水浴槽中反应24小时得凝胶，冷却至室温。再加入去除致孔剂液将致孔剂全部反应完全，将凝胶微粒置于系列不同配比有机溶剂体系溶液中浸泡，最后用蒸馏水浸泡，以便除去未反应的单体。
以上反应也可以采用天然的聚阳离子高分子溶液与天然阴离子型高分子溶液体系在加入交连剂的情况下合成凝胶微粒，天然的聚阳离子高分子溶液与天然阴离子型高分子溶液体系，例如天然聚阳离子电解质壳聚糖的酚醛水溶液、天然阴离子羧甲基纤维素或梭甲基壳聚糖水溶液，交联剂为戊二醛和环氧氯丙烷中的一种或两种，在此不做限定。在反应的过程中也可以加入一定的促进剂，如N,N,N,N‘一四甲基乙二胺(TEMED)，在此不做限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，第一单体和第二单体为碳碳双键的烯类化合物，具体地，第一单体和第二单体可以为丙烯酸、苯乙烯、对苯乙烯等的衍生品，特别要指出的是这些烯类化学物质带有易电离的基团如胺基、磺酸基等的侧链；交连剂为两个或两个以上的碳碳双键的化合物，常是分子中含多个官能团的物质，如分子内含有多个不饱和双键的化合物，例如二乙烯基苯和二异氰酸酯，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)等；引发剂为在受热或光照的条件下发生化学键断裂的化合物，主要键断裂能介于104.5～167.2kJ/mol之间，热引发温度即聚合反应体系的为50～150℃区间，例如Cl2、Br2、有机过氧化物，如过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢等，偶氮类引发剂，例如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等；保护气体主要采用对凝胶微粒聚合反应物无影响的惰性气体，例如氮气、氩气等。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，致孔剂为聚乙二醇、硅或硅的氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、碳酸钙、或钛白，致孔剂的大小可以事先调整好，根据要求制作。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电子纸显示装置的制作方法中，去除致孔剂为有机酸，无机酸，或含钛、钙或硅的有机溶剂，在这里，去除致孔剂主要根据致孔剂的物质组成而定，如有机物主要采用有机溶剂去除，钛、钙或硅等成份的致孔剂则采用有机或无机的酸去除，如一定浓度的盐酸，HF酸等。
下面通过四个具体的实例对本发明实施例提供的上述的有机电致发光显示面板的制作方法进行详细的说明，在每个实例中，每个显示单元分为三个像素区域为例进行说明。
实例一：如图6所示，制作电子纸显示装置的具体步骤如下：
S201、将具有孔状结构的凝胶微粒注入或印刷在下基板上；具体地，在下基板上通过光刻法制作金属或黑色树脂阵列层，在阵列层内注入或印刷一层均匀的经干燥后的凝胶微粒，还未吸收带色粒子，厚度在1um～10um；
S202、将具有凝胶微粒的下基板放置于装有溶解带色粒子的电解液的罐装槽内；具体地，电解液可以为中性溶液或可电离的溶液，例如去离子水、氯化钠溶液，可以根据凝胶微粒的不同，选择性挑选。
S203、对罐装槽施加电场，使凝胶微粒发生溶胀吸收带色粒子；具体地，具有凝胶微粒的下基板置于电场环境下，加入混合均匀的带色粒子体系，让凝胶微粒发生溶胀进行充分地吸收带色粒子；
S204、将具有吸收有带色粒子的凝胶微粒的下基板从罐装槽内取出，此时在下基板上形成显示层的图形；
S205、将形成有显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成电子纸显示装置；具体地，在形成有显示层的下基板封涂上封框胶之后即可与带有透明电极如ITO或IZO等的上基板进行封装处理，形成电子纸显示装置。
至此，经过实例一提供的上述步骤S201至S205制作出了本发明实施例提供的上述电子纸显示装置。
实例二：如图7所示，制作电子纸显示装置的具体步骤如下：
S301、将具有孔状结构的凝胶微粒放置于装有溶解带色粒子的电解液的罐装槽内；具体地，电解液可以为中性溶液或可电离的溶液，例如去离子水、氯化钠溶液，可以根据凝胶微粒的不同，选择性挑选。
S302、对罐装槽施加电场，使凝胶微粒发生溶胀吸收带色粒子；具体地，将凝胶微粒置于电场环境下，加入混合均匀的带色粒子体系，让凝胶微粒发生溶胀进行充分地吸收带色粒子；
S303、将吸收有带色粒子的凝胶微粒注入或印刷在下基板上，此时在下基板上形成显示层的图形；具体地，在下基板上通过光刻法制作金属或黑色树脂阵列层，在阵列层内注入或印刷一层均匀的包裹好带色粒子的溶胀态的凝胶微粒，此时，显示层的厚度在1um～10um；
S304、将形成有显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成电子纸显示装置。
至此，经过实例二提供的上述步骤S301至S304制作出了本发明实施例提供的上述电子纸显示装置。
实例三：如图8所示，制作电子纸显示装置的具体步骤如下：
步骤S401和S404与实例一步骤S201和S204完全相同，在此不作赘述。
S405、在显示层上形成具有微孔结构的覆盖层；具体地，在显示层上涂覆或印刷上一层带微孔的白色覆盖层，微孔的直径略大于凝胶微粒吸收的带色粒子的直径，覆盖层和上基板之间预留有一定的空间，空间的厚度与粒子的直径接近；
S406、将形成有显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成电子纸显示装置。
至此，经过实例三提供的上述步骤S401至S406制作出了本发明实施例提供的上述电子纸显示装置。
实例四：如图9所示，制作电子纸显示装置的具体步骤如下：
步骤S501和S503与实例二步骤S301和S303完全相同，在此不作赘述；
S504与实例三步骤S405完全相同，在此不作赘述；
S505、将形成有显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成电子纸显示装置。
至此，经过实例四提供的上述步骤S501至S505制作出了本发明实施例提供的上述电子纸显示装置。
凝胶微粒在溶胀状态时，会有一部分带色粒子仍然在凝胶微粒的表面或电解液中，相对于实例一和实例二，实例三和实例四可以很好地解决这个问题，配置与电子纸显示的电解液为正常凝胶微粒处于溶胀状态时所能包裹的全部带色粒子，在发生消溶胀和溶胀的过程中，始终能将几乎全部的带色粒子全部收回。在此，带色粒子的直径为纳米级，少量的带色粒子未被吸收或包裹，不影响整体的显示效果。
本发明实施例提供的一种电子纸显示装置及其制作方法，包括：相对设置的上基板和下基板，以及填充在上基板和下基板之间的显示层，电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元，在每个显示单元中，显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的带色粒子，且上基板和/或下基板具有电极结构，其中，各显示单元具有的电极结构能够产生控制凝胶微粒的溶胀状态，使带色粒子在凝胶微粒的孔状结构和电解液之间相互转移的电场，由于凝胶微粒在电极结构产生的电场变化时发生溶胀或消溶胀，进而吸收带色粒子或释放带色粒子，这种带色粒子的可控释放，能实现黑白、灰色或彩色显示，且能调整显示刷新速度，提高显示装置的画面品质。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种电子纸显示装置，包括：相对设置的上基板和下基板，以及填充在所述上基板和下基板之间的显示层，所述电子纸显示装置具有多个呈阵列排布的显示单元，其特征在于：
在每个所述显示单元中，所述显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的带色粒子；
在每个所述显示单元中，所述上基板和/或所述下基板具有电极结构，其中，各所述显示单元具有的所述电极结构能够产生控制所述凝胶微粒的溶胀状态，使所述带色粒子在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的电场；
还包括：位于所述显示层和所述上基板之间具有微孔结构的覆盖层，所述覆盖层的微孔结构的直径大于所述带色粒子的直径；
所述覆盖层与所述上基板之间具有空隙，所述覆盖层与所述上基板的垂直距离大于或等于所述带色粒子的直径。
2.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，每个所述显示单元分为多个亚像素区域；
每个所述显示单元中具有的所述电极结构分为与所述亚像素区域一一对应且相互独立的子电极结构。
3.如权利要求2所述的电子纸显示装置，其特征在于，在每个所述亚像素区域中的所述凝胶微粒的孔状结构的直径大于所述带色粒子的直径。
4.如权利要求2所述的电子纸显示装置，其特征在于，每个所述显示单元中各所述亚像素区域具有的所述带色粒子的颜色不同。
5.如权利要求1-4任一项所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述上基板和所述下基板是玻璃基板或柔性基板。
6.一种如权利要求1-5任一项所述电子纸显示装置的制作方法，其特征在于，包括：
在下基板上形成显示层；在预先划定区域的各显示单元中，所述显示层包括具有孔状结构且对电场敏感的凝胶微粒，电解液，以及在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的带色粒子；
将形成有所述显示层的下基板与上基板进行封装处理，形成所述电子纸显示装置；在每个所述显示单元中，所述上基板和/或所述下基板具有电极结构，其中，各所述显示单元具有的所述电极结构能够产生控制所述凝胶微粒的溶胀状态，使所述带色粒子在所述凝胶微粒的孔状结构和所述电解液之间相互转移的电场；
在所述下基板上形成显示层之后，在将形成有所述显示层的下基板与上基板进行封装处理之前，还包括：
在所述显示层上形成具有微孔结构的覆盖层，所述覆盖层的微孔结构的直径大于所述带色粒子的直径；所述覆盖层与所述上基板之间具有空隙，所述覆盖层与所述上基板的垂直距离大于或等于所述带色粒子的直径。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述下基板上形成显示层，具体包括：
将具有孔状结构的所述凝胶微粒注入或印刷在所述下基板上；
将具有所述凝胶微粒的下基板放置于装有溶解所述带色粒子的电解液的罐装槽内；
对所述罐装槽施加电场，使所述凝胶微粒发生溶胀吸收所述带色粒子；
将具有吸收有所述带色粒子的凝胶微粒的下基板从所述罐装槽内取出。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述下基板上形成显示层，具体包括：
将具有孔状结构的所述凝胶微粒放置于装有溶解所述带色粒子的电解液的罐装槽内；
对所述罐装槽施加电场，使所述凝胶微粒发生溶胀吸收所述带色粒子；
将吸收有所述带色粒子的凝胶微粒注入或印刷在所述下基板上。
9.如权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，在所述下基板上形成显示层之前，还包括：
将第一单体，第二单体，交连剂和引发剂溶解于溶剂中；
在溶解有所述第一单体，第二单体，交连剂和引发剂的溶液中加入致孔剂并通入保护气使溶液中的氧气排出；
将所述加入致孔剂和排出氧气后的溶液装入模具内置于恒温水浴槽中反应预设时间后得到凝胶，并冷却至室温；
在所述凝胶中加入去除致孔剂直至所述凝胶中的致孔剂完全去除；
对去除致孔剂后的凝胶进行去除未反应的第一单体和第二单体的处理，得到具有孔状结构的所述凝胶微粒。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一单体和第二单体为碳碳双键的烯类化合物，所述交连剂为两个或两个以上的碳碳双键的化合物，所述引发剂为在受热或光照的条件下发生化学键断裂的化合物。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述致孔剂为聚乙二醇、硅或硅的氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、碳酸钙、或钛白。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述去除致孔剂为有机酸，无机酸，或含钛、钙或硅的有机溶剂。
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