CN107300763B - 一种双稳态电润湿显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双稳态电润湿显示器件，包括相对设置的上基板和下基板，下基板包括下支撑板和依次设置于下支撑板上的导电层一、疏水绝缘层和像素墙，像素墙围成像素格阵列，各个像素格内的导电层一包括第一电极区、第二电极区和设于两者之间的无电极区，上基板包括上支撑板和设于上支撑板上的导电层二，导电层二包括公共电极区、第三电极区和设于两者之间的无电极区，第三电极区对应各个像素格内的第二电极区设置，第三电极区上覆有一层疏水绝缘层，通过多电极驱动时序设计和优化完成双稳态电润湿显示器件的高响应状态切换，还可提高电润湿显示器件的开口率。
Description
技术领域
本发明涉及电润湿技术领域，具体涉及一种双稳态电润湿显示器件。
背景技术
电润湿电子纸显示是利用外加电场操控像素内极性液体表面张力，进而推动油墨铺展和收缩，实现光学开关和灰度控制的新型反射式显示技术。
双稳态是电子纸显示技术实现超低能耗的法门。自反射式电润湿显示技术诞生，对于双稳态电润湿显示技术的探索从未停止。2008年德国先进显示技术有限公司(ADT)利用电润湿在电极阵列驱动下的液体输运特性提出了一种双稳态电润湿显示结构[1]，成功实现了高对比度、高反射率的段码显示。然而该设计有效开口率损失严重，且受限于油墨横向移动速率响应速率低下。2010年美国辛辛那提大学提出一种双层立体通道电润湿显示结构[2]，通过严苛的通道对称性获得和保持流体界面形态的稳定性。通过施加电压来控制流体界面的移动和定位，达到多稳态操作的效果。该结构可实现较快的响应速度，且大幅提高电润湿显示反射率和开口率。然而，该结构制造工艺相当复杂，难以实现产业化应用推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种开口率更高的双稳态电润湿显示器件。
本发明所采取的技术方案是：
一种双稳态电润湿显示器件，包括相对设置的上基板和下基板，所述下基板包括下支撑板和依次设置于所述下支撑板上的导电层一、疏水绝缘层和像素墙，所述像素墙围成像素格阵列，各个所述像素格内的导电层一包括第一电极区、第二电极区和设于两者之间的无电极区，所述上基板包括上支撑板和设于所述上支撑板上的导电层二，所述导电层二包括公共电极区、第三电极区和设于两者之间的无电极区，所述第三电极区对应所述各个像素格内的第二电极区设置，所述第三电极区上覆有一层疏水绝缘层。
在一些优选的实施方式中，所述上基板和所述下基板通过封装胶框封装形成一密闭腔，所述封装胶框的高度为50-100μm。
在一些优选的实施方式中，所述密闭腔内填充有互不相溶的第一流体和第二流体，所述第一流体填充在各个所述像素格内，所述第二流体为导电流体，所述第二流体与所述公共电极区接触。
在一些优选的实施方式中，所述第二电极区设于各个所述像素格的一角。
在一些优选的实施方式中，设于所述第一电极区和所述第二电极区之间的无电极区呈带状。
在一些进一步优选的实施方式中，设于所述第一电极区和所述第二电极区之间的无电极区呈弧形带状。
在一些更进一步优选的实施方式中，所述弧形带状的无电极区向所述第一电极区拱起。
在一些优选的实施方式中，设于所述第一电极区和所述第二电极区之间的无电极区的宽度为3-7μm。
在一些优选的实施方式中，所述公共电极区和/或第三电极区为银网络电极。
在一些优选的实施方式中，各个所述第三电极区的面积≥各个所述第二电极区的面积。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种双稳态电润湿显示器件，是一种基于像素内多电极和流体约束区域设计的双稳态电润湿显示器件，通过电极阵列、油水约束区域效能区域阵列复合设计简化双稳器件结构和制造难度；通过表面局部改性创新完成油水约束区域构造，完成双稳态电润湿显示器件的制备。通过多电极驱动时序设计和优化完成双稳态电润湿显示器件的高响应状态切换。该电润湿显示器件的开口率可以达到74％。
附图说明
图1为双稳态电润湿显示器件的横截面图。
图2为双稳态电润湿显示器件的电极驱动时序图。
图3为双稳态电润湿显示器件实现像素打开、关闭的过程图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例1提供了一种双稳态电流体显示器件，可以是反射型、透射型或透射反射型的。显示装置可以是分段显示型的，在其中图像可以由段组成，每一段包括几个像元。显示装置可以是有源阵列驱动显示型的，或者是无源驱动显示装置。多个像元可以是单色的。对于彩色显示装置，像元可以分组，每组具有不同的颜色；可选地，单独的图像元素也能够显示不同的颜色。
参照图1，图1为双稳态电润湿显示器件的横截面图，本实施例所述双稳态电润湿显示器件包括多个像元，在图1和图2中只示出了其中的一个像元，可视为是一个像素格单元，像元的横截面可以具有任意形状；当像元以阵列形式排列时，横截面通常是正方形或长方形。本实施例提供了一种双稳态电润湿显示器件，包括相对设置的上基板和下基板，所述上基板和所述下基板通过封装胶框6封装形成一密闭腔，所述下基板包括下支撑板1和依次设置于所述下支撑板上的导电层一、疏水绝缘层一4和像素墙5，所述像素墙5围成像素格阵列，各个所述像素格内的导电层一包括第一电极区3、第二电极区2和设于两者之间的无电极区，所述第二电极区2设于各个所述像素格的一角，各个所述第二电极区2的面积为像素格面积的25％左右，设于所述第一电极区3和所述第二电极区2之间的无电极区的宽度为3μm。第一电极区3和第二电极区2分隔开，可以实现独立驱动。第一电极区3和第二电极区2可以是采用金、银或ITO等材料通过磁控溅射等方式在下支撑板1上沉积得到，其厚度可以通过控制磁控溅射的时间来调节，通常导电层一的厚度控制在25-100nm。可以第一电极区3、第二电极区2和设于两者之间的无电极区上通过旋涂、丝网印刷、狭缝涂布等方式形成一层平整均匀的疏水绝缘层一4。疏水绝缘层一4的材料优选AF1600或AF1600X，溶剂为全氟溶剂7100，配制成质量分数为3～5％的溶液，在成膜之后放在85℃烘箱内烘烤固化90min。通过狭缝涂布或旋涂的方法在疏水绝缘层一4表面涂布第一层弱亲水光刻胶材料(如SU-8等)，厚度为5-7μm，经过热干燥处理之后，在掩模板的作用下经光刻得到像素墙5。
所述上基板包括上支撑板13和设于所述上支撑板13上的导电层二，所述导电层二包括公共电极区12、第三电极区11和设于两者之间的无电极区。所述第三电极区11对应所述各个像素格内的第二电极区2设置，各个所述第三电极区11的形状大小与各个所述第二电极区2相同。所述第三电极区11上覆有一层疏水绝缘层二10，所述疏水绝缘层二10将所述第三电极区11完全覆盖。为了增强上基板的透光性，上支撑板13选用PET膜等透光性好的材料，而且将公共电极12制成银网络电极，银网络电极在制备过程中，首先在PET表面的左侧通过旋涂微晶TiO2溶液的方式形成一层TiO2膜，经过低温热处理使其表面形成裂纹，然后通过磁控溅射的方式在具有裂纹的TiO2表面沉积一层银导电层，最后在乙醇中进行几分钟的超声处理去掉TiO2层留下裂纹中的银网络电极。采用同样的方法制备第三电极区11，然后在第三电极区11上通过狭缝涂布等方式形成一层均匀的疏水绝缘层二10。所述密闭腔内填充有互不相溶的第一流体7和第二流体8，所述第一流体7是非导电性的，可以是如同十六烷或(硅树脂)油的烷烃，填充在各个所述像素格内，因为像素墙5具有亲水性，所以所述第二流体8为导电流体，可以是水或诸如氯化钾水溶液的盐溶液。所述第二流体8与所述公共电极区12接触，与第三电极区11不接触。
通过丝网印刷的方式在上基板上印刷密封胶框6，密封胶框是一种压敏胶，本发明中选择的材料为UV丙烯酸酯类压敏胶，根据电润湿显示器件的大小通过丝网印刷方式将UV丙烯酸酯类压敏胶图形化在上基板上面，在100mj/cm2紫外光环境下固化10s得到密封胶框6。根据上支撑板13的特性，本发明中提出平压平贴合方式进行上基板和下基板的封装。平压平贴合是将带有密封胶框6、公共电极区9、第三电极区11和疏水绝缘层一4的上基板先吸附在吸盘上，然后由上到下垂直贴合在下基板上。将上基板和下基板封装的所述封装胶框6的高度为50μm。封装胶框6的高度必须保证上基板和下基板完全平行以免影响器件的显示效果。
双稳态电润湿显示器件的各个电极驱动时序图如图2所示，根据图2对各个电极施加电压，双稳态电润湿显示器件实现像素打开、关闭的过程图如图3所示，下面先介绍本发明所述双稳态电润湿显示器如何实现像素打开，首先如图3B所示，电源连接公共电极区12和第一电极区3，在电润湿效应的作用下，第一流体7(即油墨)会收缩到第二电极区2上的疏水绝缘层一4上，再接通第二电极区2(如图3C所示)，则第一流体7又会从疏水绝缘层一4的表面移动到疏水绝缘层二10的表面，此时整个电润湿显示器件呈现第二流体8的颜色，此时断开电压，第一流体7的状态基本保持不变，电润湿显示器件处于像素打开状态(如图3D所示)。再将电源接通第三电极区11(如图3E所示)，第一流体7又会从疏水绝缘层二10的表面移动到疏水绝缘层一4的表面，第一流体7平铺在整个像素格内，此时电润湿显示器件呈现第一流体7的颜色，电润湿显示器件处于像素关闭状态，此时断开电压，第一流体7的状态保持不变。
实施例2：
本实施例提供了一种双稳态电润湿显示器件，其结构与实施例1基本相同，不同之处在于：设于所述第一电极区3和所述第二电极区2之间的无电极区呈弧形带状，所述弧形带状的无电极区向所述第一电极区3拱起。设于所述第一电极区3和所述第二电极区2之间的无电极区的宽度为7μm。所述封装胶框6的高度为100μm。各个所述第二电极区2的面积为像素格面积的35％左右。各个所述第三电极区的面积大于各个所述第二电极区的面积。
Claims (10)
1.一种双稳态电润湿显示器件，包括相对设置的上基板和下基板，其特征在于，所述下基板包括下支撑板和依次设置于所述下支撑板上的导电层一、疏水绝缘层和像素墙，所述像素墙围成像素格阵列，各个所述像素格内的导电层一包括第一电极区、第二电极区和设于两者之间的无电极区，所述上基板包括上支撑板和设于所述上支撑板上的导电层二，所述导电层二包括公共电极区、第三电极区和设于两者之间的无电极区，所述第三电极区对应所述各个像素格内的第二电极区设置，所述第三电极区上覆有一层疏水绝缘层。
2.根据权利要求1所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，所述上基板和所述下基板通过封装胶框封装形成一密闭腔，所述封装胶框的高度为50-100μm。
3.根据权利要求2所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，所述密闭腔内填充有互不相溶的第一流体和第二流体，所述第一流体填充在各个所述像素格内，所述第二流体为导电流体，所述第二流体与所述公共电极区接触。
4.根据权利要求1所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，所述第二电极区设于各个所述像素格的一角。
5.根据权利要求1-4任一项所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，设于所述第一电极区和所述第二电极区之间的无电极区呈带状。
6.根据权利要求5所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，设于所述第一电极区和所述第二电极区之间的无电极区呈弧形带状。
7.根据权利要求6所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，所述弧形带状的无电极区向所述第一电极区拱起。
8.根据权利要求1-4任一项所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，设于所述第一电极区和所述第二电极区之间的无电极区的宽度为3-7μm。
9.根据权利要求1-4任一项所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，所述公共电极区和/或第三电极区为银网络电极。
10.根据权利要求1-4任一项所述的双稳态电润湿显示器件，其特征在于，各个所述第三电极区的面积≥各个所述第二电极区的面积。
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| CN106125291A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 华南师范大学 | 一种双稳态电润湿显示器及其制备方法 |
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