CN107357109B - 一种电子墨水显示屏及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子墨水显示屏，其特征在于，像素电极上通过ODF工艺涂布有衬垫边框，衬垫边框包括第一衬垫边框和第二衬垫边框，第二衬垫边框位于第一衬垫边框的一侧，第一衬垫边框内设有电子墨水微胶囊阵列，第二衬垫边框内设有导电银浆，衬垫边框上盖有上层透明电极，导电银浆分别与像素电极、上层透明电极电接触，衬垫边框和上层透明电极四周通过防水胶水密封固定；本发明的电子墨水显示屏使用ODF工艺省去了传统电子纸膜片的复杂生产流程，直接把电子纸膜片生产和电子纸显示屏合并处理，大幅简化了电子纸显示屏的后端制造工艺，缩短了工艺流程，提高了生产效率高和良率。

Description

一种电子墨水显示屏及制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示屏及制造方法，尤其是一种电子墨水显示屏及其制造方法，属于电子显示技术领域。
背景技术
电泳显示技术最初在上世纪70年代被提出，在过去十年间，电泳显示技术得到了长足的发展，在性能和制造方法上都有了很大的提高。在专利US3892568中公开了至少包含一种电泳粒子的电泳显示材料的制备过程。在专利JP1086116中公开了至少含有一种电泳粒子，并且电泳液被微胶囊包覆的电泳显示系统。在专利US5930026，US5961804，US6017584和US6120588中，公开了微胶囊包覆的电泳显示单元，其中电泳显示液包含两种或者两种以上不同光电性能的电泳粒子。在US6930818中公开了使用微杯结构包覆的电泳显示单元。
如图1和图2所示，为现有技术电子墨水显示屏的结构示意图，包括电子纸膜片（20）、覆盖在电子纸膜片（20）上的PS（22）及位于电子纸膜片（20）下的玻璃基板（21），其中电子纸膜片（20）经过多次涂布和裁切而得到，由ITO透明电极、电子墨水胶囊层、热熔胶层，OCA层组成；所用PS（22）由PET层、防水层组成；在电子墨水制造过程中，首先在裁切好的电子纸膜片（20）的银浆孔位置，滴一定量的导电银浆（8），玻璃基板（21）通过热压粘贴热熔胶层与电子纸膜片（20）粘合；再将裁切好的PS（22）通过机器与电子纸膜片（20）压合；集成电路模块IC（10）通过COG工艺直接绑定到玻璃基板（21）上，然后用点胶机对屏幕周围涂布防水胶水（4）用于封边，最后用硅胶（19）用来涂布集成电路模块IC（10）周围，用于保护集成电路模块IC（10）。
目前电泳显示技术在性能和制造方法上依然存在诸多不足：
1、微胶囊电子纸膜片制备工艺复杂：
a）微杯电子纸膜片涂布对设备精度要求高，使用成本高，涂布缺欠多，微胶囊分布不均匀，涂膜厚度不够均一。
b）电子纸膜片（20）封装技术难度大，工艺不稳定，生产效率低，并存在漏液，对比度低，使用温度范围窄等问题。
c）电子纸膜片（20）裁切损失率常常高达40%，导致电子墨水利用良率不到40%。
2、电子墨水显示屏制造工艺复杂，生产自动化程度低、生产效率低下、良率低，材料损耗大，生产成本高等问题。
近年来随着液晶尺寸的不断增大，ODF（one drop filling）工艺越来越受到重视。与传统的液晶制程工艺比较，ODF工艺具备如下特点，1、大幅简短了液晶注入时间，不受尺寸和厚度等因素的限制，制造时间缩减，传统工艺三天完成的工作，ODF工艺不到一天就可以完成；2、工艺步骤减少，材料大幅节省，同时其他辅助材料也大幅节省；3、提高了液晶利用率，ODF制程液晶利用率高达95%以上，传统工艺仅为60%；4、有利于实现生产自动化，节省了空间和人力；5、设备投资大幅降低，ODF工艺流程使得厂家不需要投资后续制程的各种昂贵设备。目前在高世代、大尺寸TFT-LCD产品中几乎都采用ODF技术来进行生产。迄今为止，ODF工艺尚未被用于电子墨水显示屏的制造。
发明内容
本发明的目的是针对目前电子墨水显示屏制造过程中的问题，提供一种新型电子墨水显示屏结构及其制造方法，基于ODF工艺技术，结合微胶囊电子墨水方式，完成了电子墨水显示屏的制作，电子墨水显示层的结构简化，透光性能更好，光线损失小，简化了制作工艺，缩短了生产工艺制程，实现了自动化，提高了生产效率和良率。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种电子墨水显示屏，包括像素电极、电子墨水微胶囊阵列和上层透明电极，所述电子墨水微胶囊阵列设置在像素电极和上层透明电极之间，其特征在于，所述像素电极上涂布有衬垫边框，所述衬垫边框包括第一衬垫边框、第二衬垫边框和支撑边框，所述第二衬垫边框和支撑边框均位于第一衬垫边框的一侧，所述第一衬垫边框内设有电子墨水微胶囊阵列，所述第二衬垫边框内设有导电银浆，所述衬垫边框上盖有上层透明电极，所述导电银浆分别与像素电极、上层透明电极电接触，所述上层透明电极与电子墨水微胶囊阵列电接触，所述上层透明电极上设有透明电极基材，所述衬垫边框和上层透明电极四周通过防水胶水密封固定。
进一步地，还包括集成电路模块IC，所述集成电路模块IC位于衬垫边框的一侧，且通过导电胶条ACF粘附在像素电极上，所述集成电路模块IC和导电胶条ACF周围通过蓝胶固封在像素电极上。
进一步地，所述第二衬垫边框为两个，所述支撑边框为四个，两个第二衬垫边框分别位于四个一字排开的支撑边框的两端，所述支撑边框为空腔结构，用于支撑上层透明电极。
进一步地，所述电子墨水微胶囊阵列由若干个大小不一的微胶囊均匀分布而成，所述微胶囊的直径为30-300μm，且微胶囊中至少含有两种光电性能不同的电泳粒子，不同电泳粒子用于实现电子墨水显示屏中各种色彩的显示。
进一步地，所述衬垫边框的边框宽度为10-300μm，边框高度为5-150μm；且衬垫边框的材料为树脂，所述树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂或聚氨酯树脂，所述树脂中包含支撑材料，所述支撑材料包括树脂微球或玻璃微球。
进一步地，所述像素电极包括段码和点矩阵，所述像素电极的材料为玻璃或塑料，所述塑料包括PI、PEN或PET。
进一步地，所述上层透明电极与电子墨水微胶囊阵列的接触面上涂有导电层，所述导电层为ITO、银纳米线、石墨烯或碳纳米管，所述透明电极基材为玻璃、塑料、带有防护层的玻璃或带有防护层的塑料，所述塑料包括PI、PEN、PET。
为了进一步地实现以上技术目的，本发明还提出一种电子墨水显示屏的制作方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 选取一TFT玻璃基板作为像素电极，通过ODF工艺，并采用封框胶材料在像素电极上涂布出衬垫边框图形，并对封框胶材料进行固化，所述衬垫边框图形包括第一衬垫边框和第二衬垫边框以及支撑边框；
步骤二. 利用点胶机在第一衬垫边框内滴点涂覆微胶囊电子墨水，然后加热烘干，形成电子墨水微胶囊阵列；
步骤三. 利用点胶机在第二衬垫边框内滴点涂覆导电银浆；
步骤四. 将上层透明电极压合在整个衬垫边框上；
步骤五. 通过激光切割掉部分上层透明电极，露出像素电极上集成电路模块IC绑定的预定位置；
步骤六. 在上层透明电极上盖上透明电极基材；
步骤七.. 利用点胶机在衬垫边框四周滴点涂覆防水胶水进行封边，然后利用紫外光照射固化；
步骤八. 通过COG工艺在像素电极的边缘打上集成电路模块IC；
步骤九. 使用蓝胶工艺将集成电路模块IC固封在蓝胶内，完成电子墨水显示屏的制造。
进一步地，所述步骤二在形成电子墨水微胶囊阵列之前可利用点胶机在第一衬垫边框内的像素电极表面滴点涂覆底涂胶水，然后加热烘干，形成用于保护像素电极的底涂胶膜。
进一步地，所述透明电极基材中的防护层是以蒸镀方式蒸镀到透明电极基材表面。
与传统电子墨水显示屏相比，本发明具有以下优点：
1）本发明采用ODF工艺来生产电子墨水显示屏，充分利用ODF技术的优点，结合微胶囊电泳显示技术，克服了原有电子墨水显示屏生产过程的一系列问题；
2）使用ODF生产工艺省去了传统电子纸膜片的复杂生产流程，直接把电子纸生产和电子纸显示屏合并处理，同时大幅简化了电子纸显示屏的后端制造工艺，具有工艺缩短、易实现自动化、生产效率高和良率提升等诸多优点；
3）使用ODF工艺生产电子墨水显示屏，在生产大尺寸电子墨水显示屏方面具有独到优势，可以轻易突破了目前电子墨水显示屏42寸尺寸的限制，实现100寸以上大尺寸屏幕的生产；
4）电子墨水显示层的结构简化，透光性能更好，光线损失小，使得电子墨水展现出更高的对比度和更佳的白色对比度，极大丰富了电子墨水显示屏驱动方案和显示效果，与当下的流行技术相比，尤其在真彩色方面可以获得更佳的色彩饱和度和更优的色彩分辨率；
5）电子墨水显示屏的防水密封性能提升，具有更强的环境适用性，可以在更宽的温度和湿度范围内使用；
6）电子墨水层含有荧光材料，可以增强显示屏的显示效果；
7）可以实现低电压（3V）驱动；
8）克服了大胶囊（大于80微米）涂布困难，涂层胶囊内空间被压缩的问题，从而可以实现多粒子和彩色显示；
9）减少了制程设备的投入，工艺流程的简化使得后端制程设备大幅减少，同时节省了空间和人力；
10）提高了电子墨水材料的利用率，由传统工艺的利用率不到40%，到ODF工艺的95%以上；
11）减少了其他耗材，包括ITO，保护膜等材料的浪费；
12）缩减了电子墨水显示屏的制程工时。
附图说明
图1为现有的电子墨水显示屏的透视的俯视结构示意图。
图2为图1中A-A的剖视结构示意图。
图3为本发明透视的俯视结构示意图。
图4为本发明实施例1图3中A-A的剖视结构示意图。
图5为本发明实施例1图4的局部放大图。
图6为本发明实施例1图4有防护层的局部放大图。
图7为本发明实施例2图3中B-B的剖视结构示意图。
图8为本发明实施例2图7的局部放大图。
图9为本发明ODF工艺形成的衬底边框的俯视结构示意图。
附图标记说明：1—白色粒子；2—黑色粒子；3—衬垫边框；4—防水胶水；5—像素电极；6—底涂胶水；7—电子墨水微胶囊阵列；8—导电银浆；9—蓝胶；10—IC集成电路模块；11—导电胶条ACF；12—上层透明电极；13—其他粒子；14—第二衬垫边框；15—第一衬垫边框；16—支撑边框；17—透明电极基材；18—防护层；19—硅胶；20—电子纸膜片；21—玻璃基板；22—PS。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明不限于以下的实施方式，在以下的说明中所参照的各图是为了能够对本发明的内容进行理解而设置的，即本发明不限于各图所举例的电子墨水显示屏结构。
如附图3~5所示，实施例1以双粒子电子墨水显示屏为例，一种电子墨水显示屏，包括像素电极5、电子墨水微胶囊阵列7和上层透明电极，所述电子墨水微胶囊阵列7设置在像素电极5和上层透明电极之间，其特征在于，所述像素电极5包括段码和点矩阵，所述像素电极的材料为玻璃或塑料，所述塑料包括PI、PEN或PET，所述像素电极5上涂布有衬垫边框3，所述第一衬垫边框15内设有电子墨水微胶囊阵列7，所述电子墨水微胶囊阵列7与像素电极5间设有底涂胶水6，用于保护像素电极5，所述电子墨水微胶囊阵列7由若干个大小不一的微胶囊均匀分布而成，所述微胶囊的直径为30-300μm，优选范围为50-150μm，最优范围是80-120μm，且微胶囊内含有若干个白色粒子1和若干个黑色粒子2，白色粒子1和黑色粒子2由于施加电场不同，使得电子墨水显示屏可显示黑白色，同时微胶囊中还可以包含荧光材料，荧光材料包括无机荧光材料和有机荧光材料，无机荧光材料包括稀土荧光材料，金属硫化物等，有机荧光材料包括小分子荧光材料和高分子荧光材料等，所述第二衬垫边框14内设有导电银浆8，所述衬垫边框3上盖有上层透明电极12，所述导电银浆8分别与像素电极5、上层透明电极12电接触，所述上层透明电极12与电子墨水微胶囊阵列7电接触，所述上层透明电极12上盖有透明电极基材17，所述上层透明电极12上涂有导电层，所述导电层为ITO、银纳米线、石墨烯或碳纳米管，所述透明电极基材17为玻璃、塑料、带有防护层18的玻璃或带有防护层18的塑料，如图6所示，为透明电极基材17带有防护层18的剖视结构示意图，所述塑料包括PI、PEN、PET，所述衬垫边框3和上层透明电极四周通过防水胶水4密封固定；还包括集成电路模块IC 10，所述集成电路模块IC 10位于衬垫边框3的一侧，且通过导电胶条ACF 11粘附在像素电极5上，所述集成电路模块IC 10和导电胶条ACF 11周围通过蓝胶9固封在像素电极5上。
如附图3、7和8所示，实施例2以多粒子电子墨水显示屏为例，一种电子墨水显示屏，与实施例1的结构相同，其不同之处在于形成电子墨水微胶囊阵列7的微胶囊内含有若干个白色粒子1、若干个黑色粒子2和若干其他粒子13，所述其他粒子13可以为一种或多种，白色粒子1、黑色粒子2和其他粒子13由于施加电场不同，光电性能不同的各色电泳粒子在IC集成电路模块10的驱动下可以使电子墨水显示屏实现各种色彩图形的显示。
如图9所示，为本发明实施例中衬垫边框3的俯视结构示意图，所述衬垫边框3的边框宽度为10-300μm，优选厚度为50-200μm，边框高度为5-150μm，优选高度为15-60μm，且衬垫边框3的材料为树脂，所述树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂或聚氨酯树脂，所述树脂中包含支撑材料，所述支撑材料包括树脂微球或玻璃微球，所述衬垫边框3包括第一衬垫边框15、第二衬垫边框14和支撑边框16，所述第二衬垫边框14和支撑边框16均位于第一衬垫边框15边框的一侧，所述第二衬垫边框14为两个，所述支撑边框16为四个，两个第二衬垫边框14分别位于四个一字排开的支撑边框16的两端，所述支撑边框16为空腔结构，用于支撑上层透明电极，同时起到减少防水胶水4用量和加强防水效果的作用。
本发明实施例中的衬垫边框3的边框宽度、厚度均可根据实际需要设置，第一衬垫边框15、第二衬垫边框14和支撑边框16的大小形状也可根据实际生产显示屏的尺寸而定，第二衬垫边框14和支撑边框16的个数及设置的方位均不固定，可以灵活设置。
本发明实施例中的导电银浆8可以用导电珠代替；用于形成所述衬垫边框3的封框胶材料的固化方式可以是光固化、热固化或湿气固化等，优选方式为光固化方式；所述底涂胶水6为聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸树脂，聚氨酯，环氧树脂，聚硅树脂等。
本发明实施例中的一种电子墨水显示屏的制作方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 选取一TFT玻璃基板作为像素电极，通过ODF工艺，并采用封框胶材料在像素电极5上涂布出衬垫边框3图形，并对封框胶材料进行固化，所述衬垫边框3图形包括第一衬垫边框15和第二衬垫边框14以及支撑边框16；
步骤二. 利用点胶机在第一衬垫边框15内滴点涂覆微胶囊电子墨水，然后加热烘干，形成电子墨水微胶囊阵列7；
在形成电子墨水微胶囊阵列7之前可利用点胶机在第一衬垫边框15内的像素电极5表面滴点涂覆底涂胶水6，然后加热烘干，形成用于保护像素电极5的底涂胶膜，然后在第一衬垫边框15内的胶囊灌注区可预先喷洒玻璃微球或树脂微球；
步骤三. 利用点胶机在第二衬垫边框14内滴点涂覆导电银浆8；
步骤四. 将上层透明电极12压合在整个衬垫边框3上；
步骤五. 通过激光切割掉部分上层透明电极12，露出像素电极5上集成电路模块IC 10绑定的预定位置；
步骤六. 在上层透明电极12上盖上透明电极基材17；
所述透明电极基材17中的防护层18是以蒸镀方式蒸镀到透明电极基材17表面；
步骤七. 利用点胶机在衬垫边框3四周滴点涂覆防水胶水4进行封边，然后利用紫外光照射固化；
步骤八. 通过COG工艺在像素电极5的边缘打上集成电路模块IC 10；
步骤九. 使用蓝胶工艺将集成电路模块IC 10固封在蓝胶9内，完成电子墨水显示屏的制造。
本发明采用ODF工艺来生产电子墨水显示屏，充分利用ODF技术的优点，结合微胶囊电泳显示技术，克服了原有电子墨水显示屏生产过程的一系列问题，使用ODF生产工艺省去了传统电子纸膜片的复杂生产流程，直接把电子纸生产和电子纸显示屏合并处理，同时大幅简化了电子纸显示屏的后端制造工艺，具有工艺缩短、易实现自动化、生产效率高和良率提升等诸多优点，另外本发明电子墨水显示屏可以在-25度到60度温度范围内使用，同时可以实现生产100寸以上大尺度的电子墨水显示屏。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子墨水显示屏，包括像素电极（5）、电子墨水微胶囊阵列（7）和上层透明电极（12），所述电子墨水微胶囊阵列（7）设置在像素电极（5）和上层透明电极（12）之间，其特征在于，所述像素电极（5）上涂布有衬垫边框（3），所述衬垫边框（3）包括第一衬垫边框（15）和第二衬垫边框（14），所述第二衬垫边框（14）位于第一衬垫边框（15）的一侧，所述第一衬垫边框（15）内设有电子墨水微胶囊阵列（7），所述第二衬垫边框（14）内设有导电银浆（8），所述衬垫边框（3）上盖有上层透明电极（12），所述导电银浆（8）分别与像素电极（5）、上层透明电极（12）电接触，所述上层透明电极（12）与电子墨水微胶囊阵列（7）电接触，所述上层透明电极（12）上设有透明电极基材（17），所述衬垫边框（3）和上层透明电极（12）四周通过防水胶水（4）密封固定。
2.根据权利要求1所述的一种电子墨水显示屏，其特征在于：还包括集成电路模块IC（10），所述集成电路模块IC（10）位于衬垫边框（3）的一侧，且通过导电胶条ACF（11）粘附在像素电极（5）上，所述集成电路模块IC（10）和导电胶条ACF（11）周围通过蓝胶（9）固封在像素电极（5）上。
3.根据权利要求1所述的一种电子墨水显示屏，其特征在于：所述衬垫边框（3）还包括支撑边框（16），所述支撑边框（16）位于衬垫边框（3）的边缘，所述支撑边框（16）为空腔结构，用于支撑上层透明电极（12）。
4.根据权利要求1所述的一种电子墨水显示屏，其特征在于：所述电子墨水微胶囊阵列（7）由若干个大小不一的微胶囊均匀分布而成，所述微胶囊的直径为30-300μm，且微胶囊中至少含有两种光电性能不同的电泳粒子，不同电泳粒子用于实现电子墨水显示屏中各种色彩的显示。
5.根据权利要求1所述的一种电子墨水显示屏，其特征在于：所述衬垫边框（3）的边框宽度为10-300μm，边框高度为5-150μm；且衬垫边框（3）的材料为树脂，所述树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂或聚氨酯树脂，所述树脂中可包含支撑材料，所述支撑材料包括树脂微球或玻璃微球。
6.根据权利要求1所述的一种电子墨水显示屏，其特征在于：所述像素电极（5）包括段码和点矩阵，所述像素电极的材料为玻璃或塑料，所述塑料包括PI、PEN或PET。
7.根据权利要求1所述的一种电子墨水显示屏，其特征在于：所述上层透明电极（12）与电子墨水微胶囊阵列（7）的接触面上涂有导电层，所述导电层为ITO、银纳米线、石墨烯或碳纳米管，所述透明电极基材（17）为玻璃、塑料、带有防护层（18）的玻璃或带有防护层（18）的塑料，所述塑料包括PI、PEN、PET。
8.一种电子墨水显示屏的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 选取一TFT玻璃基板作为像素电极（5），通过ODF工艺，并采用封框胶材料在像素电极（5）上涂布出衬垫边框（3）图形，并对封框胶材料进行固化，所述衬垫边框（3）图形包括第一衬垫边框（15）和第二衬垫边框（14）以及支撑边框（16）；
步骤二. 利用点胶机在第一衬垫边框（15）内滴点涂覆微胶囊电子墨水，然后加热烘干，形成电子墨水微胶囊阵列（7）；
步骤三. 利用点胶机在第二衬垫边框（14）内滴点涂覆导电银浆（8）；
步骤四. 将上层透明电极（12）压合在整个衬垫边框（3）上；
步骤五. 通过激光切割掉部分上层透明电极（12），露出像素电极（5）上集成电路模块IC（10）绑定的预定位置；
步骤六. 在上层透明电极（12）上盖上透明电极基材（17）；
步骤七. 利用点胶机在衬垫边框（3）四周滴点涂覆防水胶水（4）进行封边，然后利用紫外光照射固化；
步骤八. 通过COG工艺在像素电极（5）的边缘打上集成电路模块IC（10）；
步骤九. 使用蓝胶工艺将集成电路模块IC（10）固封在蓝胶（9）内，完成电子墨水显示屏的制造。
9.根据权利要求8所述的一种电子墨水显示屏的制造方法，其特征在于：所述步骤二在形成电子墨水微胶囊阵列（7）之前可利用点胶机在第一衬垫边框（15）内的像素电极（5）表面滴点涂覆底涂胶水（6），然后加热烘干，形成用于保护像素电极（5）的底涂胶膜。
10.根据权利要求8所述的一种电子墨水显示屏的制造方法，其特征在于：所述透明电极基材（17）中的防护层（18）是以蒸镀方式蒸镀到透明电极基材（17）表面。
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