CN108254991B - 电子纸显示装置及其制备方法和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供电子纸显示装置及其制备方法和驱动方法。所述电子纸显示装置包括：相对设置的第一电极层和薄膜晶体管阵列层；电子纸墨水层，所述电子纸墨水层设置于所述第一电极层和所述薄膜晶体管阵列层之间，和第二电极层，所述第二电极层设置在所述薄膜晶体管阵列层远离所述电子纸墨水层的一侧。通过在薄膜晶体管阵列层远离电子纸墨水层的一侧设置第二电极层，能够减少显示刷新画面时间，并且可降低功耗。

Description

电子纸显示装置及其制备方法和驱动方法
技术领域
本公开涉及显示领域。具体地，本公开涉及电子纸显示装置及其制备方法和驱动方法。
背景技术
电子纸显示器是将染色带电粒子均匀分散到具有一定粘度的介质溶液中，利用电场使带电微粒做电泳运动而产生颜色显示。因为显示色是通过有色粒子反射外界光，所以显示具有普通纸张的效果，赢得阅读者的喜爱。另外，因电子纸具有双稳态效应，即使断电也可以显示内容，相对于其他类型的显示设备具有显著的省电能力。正因为以上优越性，现如今电子纸显示装置在电子阅读器及无线电子标签领域运用广泛。消费者期望轻薄、显示良好的电子纸类显示设备。
然而传统的电子纸显示设备，尤其是现今的电子货架标签(ESL)运用领域的电子纸模组显示刷新时间多大有十多秒之长，降低了运用体验。另外，终端厂商一直要求进一步降低电子纸模组显示功耗，以利于电池寿命延长。
发明内容
因此，需要提供一种电子纸显示装置及其制备方法和驱动方法，其能够减少显示刷新画面时间，和/或可以降低功耗。
在一个方面，本公开提供一种电子纸显示装置，所述电子纸显示装置包括：
相对设置的第一电极层和薄膜晶体管阵列层；
电子纸墨水层，所述电子纸墨水层设置于所述第一电极层和所述薄膜晶体管阵列层之间，和
第二电极层，所述第二电极层设置在所述薄膜晶体管阵列层远离所述电子纸墨水层的一例。
根据本公开的一个实施方案，所述的电子纸显示装置还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述第二电极层和所述薄膜晶体管阵列层之间，其中所述第二电极层通过所述绝缘层中的第二电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线电连接。
根据本公开的另一个实施方案，所述第二电极层包含导电金属氧化物、金属或其混合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述导电金属氧化物选自：氧化铟、氧化锡、氧化锡铟、氧化锌铟或其任意两种或更多种的混合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述金属选自：钼、铝、银、铜、或其任意两种或更多种的合金或混合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述第二电极层的厚度为40nm至200nm。
根据本公开的另一个实施方案，所述绝缘层的厚度为200nm至400nm。
根据本公开的另一个实施方案，所述绝缘层包含氮化硅、氧化硅或其混合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述第二电极层连接点的直径为50μm至200μm。
根据本公开的另一个实施方案，所述第一电极层通过第一电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第一导电线电连接。
根据本公开的另一个实施方案，所述第一电极层连接点包含含金球的硅胶或银浆点。
根据本公开的另一个实施方案，所述第一电极层连接点的直径为0.1mm至2mm。
根据本公开的另一个实施方案，所述电子纸显示装置还包括：驱动电路单元，其中所述驱动电路单元通过所述薄膜晶体管阵列层的第一导电线与所述第一电极层电连接；通过所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线与所述第二电极层电连接；并且通过所述薄膜晶体管阵列层的第三导电线与所述薄膜晶体管阵列层电连接。
在本公开的另一个方面，提供一种用于制备上面任何一项所述的电子纸显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：
形成第二电极层；
在所述第二电极层上形成薄膜晶体管阵列层；
在所述薄膜晶体管阵列层上形成电子纸墨水层；和
在所述电子纸墨水层上形成第一电极层。
根据本公开的一个实施方案，所述方法还包括：在形成第二电极层之后并且在所述第二电极层上形成薄膜晶体管阵列层之前，在所述第二电极层上形成绝缘层，并且在所述绝缘层中形成第二电极层连接点，其中所述第二电极层通过所述第二电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线电连接。
在本公开的另一个方面，提供一种用于驱动上面任何一项所述的电子纸显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：
图像清除步骤，所述图像清除步骤包括在所述第一电极层上施加负电压，并且在所述第二电极层上施加正电压。
根据本公开的一个实施方案，所述方法还包括：
在所述图像清除步骤之后的重置步骤，所述重置步骤包括：在所述第一电极层上施加正电压并且在所述第二电极层上施加负电压的重置子步骤；和在所述第一电极层上施加负电压并且在所述第二电极层上施加正电压的清除子步骤。
根据本公开的另一个实施方案，所述方法还包括：
在所述重置步骤之后的图像显示步骤，所述图像显示步骤包括：在所述第一电极层上施加电压且由驱动电路单元输出电压到所述电子纸墨水层，并且所述第二电极层悬空。
根据本公开的一个实施方案，将所述重置子步骤和所述清除子步骤交替地重复多次。
根据本公开，通过在薄膜晶体管阵列层远离电子纸墨水层的一例设置第二电极层，能够减少显示刷新画面时间，并且可降低功耗。具体地，由驱动电路单元控制第一和第二电极层驱动，主要在驱动的图像清除步骤进行即刻整面驱动，从而缩短画面刷新时间。同时，图像清除步骤可以在第一和第二电极上施加比较高的电压，使得电子纸墨水中带电微粒运动更快，可使显示刷新时间进一步缩短。同时由于即刻整面驱动，无需驱动电路单元耗费较大的功耗去逐行扫描驱动，所以可一定程度的降低显示模组所需的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的示例性实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的电子纸显示装置的结构示意图。
图2是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的用于制备电子纸显示装置的方法的示意图。
图3是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的用于驱动电子纸显示装置的驱动方法的示意图。
图4是示例性地显示实施图3所示的驱动方法时第一电极层和第二电极层的电压示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开的具体实施方案，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案和/或实施例仅仅是本公开一部分实施方案和/或实施例，而不是全部的实施方案和/或实施例。基于本公开中的实施方案和/或实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案和/或所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
在本公开中，如果没有具体指明，层和膜可以互换地使用。本公开中，所有数值特征都指在测量的误差范围之内，例如在所限定的数值的±10％之内，或±5％之内，或±1％之内。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”和“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本公开的一个方面，可以提供一种电子纸显示装置，所述电子纸显示装置包括：
相对设置的第一电极层和薄膜晶体管阵列层；
电子纸墨水层，所述电子纸墨水层设置于所述第一电极层和所述薄膜晶体管阵列层之间，和
第二电极层，所述第二电极层设置在所述薄膜晶体管阵列层远离所述电子纸墨水层的一例。
图1是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的电子纸显示装置的结构示意图。
如图1中所示，根据本公开一个实施方案的电子纸显示装置可以包括：基板10如玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、设置在基板10上的第二电极层20、设置在第二电极层20上的绝缘层30、设置在绝缘层30上的薄膜晶体管阵列层50、设置在薄膜晶体管阵列层50上的电子纸墨水层70、和设置在电子纸墨水层70上的第一电极层80。
电子纸显示装置还可以包括设置于第一电极层80上的第一保护膜层110。
任选地，在薄膜晶体管阵列层50和电子纸墨水层70之间可以设置有第二封装保护膜层60。第二封装保护膜层60可以是透明的，或不透明的，以提高图像显示的对比度。
电子纸墨水层70可以包括多个微胶囊。每个微胶囊可以包括流体和位于该流体中的多个带电粒子。多个微胶囊可以对应于一个屏体像素。
薄膜晶体管阵列层50包括其上设置电子纸墨水层70的第一区域和位于第一区域一例的第二区域。在第二区域上设置第一电极层连接点100。如图1所示，第二封装保护膜层60和电子纸墨水层70在水平方向上的面积相同。在图1中，第一电极层连接点100设置在第二封装保护膜层60和电子纸墨水层70的右侧，但本公开并不限于此，例如还可以设置在第二封装保护膜层60和电子纸墨水层70的左侧。在薄膜晶体管阵列层50的第二区域设置有控制薄膜晶体管阵列层50和第二电极层20与第一电极层80之间的电场方向以控制带电粒子分布的驱动电路单元120。
第一电极层80和薄膜晶体管阵列层50之间还设置有使得所述第一电极层80与薄膜晶体管阵列层50的第一导电线电连接的第一电极层连接点100。驱动电路单元120通过第一导电线驱动控制第一电极层80。
第二电极层20可以通过绝缘层30中的第二电极层连接点40与薄膜晶体管阵列层50的第二导电线电连接。驱动电路单元120可以通过第二导电线驱动控制第二电极层20。
薄膜晶体管阵列层50包含薄膜晶体管阵列。薄膜晶体管阵列与薄膜晶体管阵列层50的第三导电线电连接。驱动电路单元120可以通过第三导电线驱动控制薄膜晶体管阵列。
第一导电线、第二导电极、第三导电线可以与薄膜晶体管阵列中的源极、栅极和漏极之一由相同的材料(例如金属、导电金属氧化物)一并形成，从而简化工艺。
驱动电路单元120可以通过柔性线路板130与控制电路板连接。驱动电路单元120可以是驱动集成电路元件(IC)。
在控制电路板的控制下，驱动电路单元120控制改变薄膜晶体管阵列层50和第二电极层20与第一电极层80之间的电场方向以控制所述带电粒子分布，从而显示图像。
根据一些实施例，第一电极层80可以由透明导电氧化物材料形成。透明导电金属氧化物可以选自：氧化铟、氧化锡、氧化锡铟(ITO)、氧化锌铟或其任意两种或更多种的混合物。例如，第一电极层80可以是ITO层。
根据一些实施例，第一电极层连接点100可以包含含金球的硅胶或银浆点。第一电极层连接点100的直径可以为0.1mm至2mm。
根据一些实施例，第二电极层20可以包含导电金属氧化物、金属或其混合物。导电金属氧化物可以选自：氧化铟、氧化锡、氧化锡铟、氧化锌铟或其任意两种或更多种的混合物。金属可以选自：钼、铝、银、铜、或其任意两种或更多种的合金或混合物。第二电极层20的厚度可以为40nm至200nm。
根据一些实施例，绝缘层30的厚度可以为200nm至400nm。绝缘层30可以包含氮化硅、氧化硅或其混合物。
根据一些实施例，第二电极层连接点40的直径可以为50μm至200μm。第二电极层连接点40可以与第一导电线、第二导电线和第三导电线采用同样的材料一同制备，例如金属或导电金属氧化物如ITO。
电子纸显示装置还可以包括：设置于电子纸墨水层70四周的密封框胶90。密封框胶90设置于薄膜晶体管阵列层50和第一保护膜层110之间。密封框胶90的设置对电子纸墨水层70起到防水防潮的保护作用。
图2是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的用于制备电子纸显示装置的方法的示意图。
如图2所示，用于制备上面任何一项所述的电子纸显示装置的方法包括以下步骤：
S210：形成第二电极层；
S220：在所述第二电极层上形成薄膜晶体管阵列层；
S230：在所述薄膜晶体管阵列层上形成电子纸墨水层；和
S240：在所述电子纸墨水层上形成第一电极层。
所述方法还可以包括：在形成第二电极层之后并且在所述第二电极层上形成薄膜晶体管阵列层之前，在所述第二电极层上形成绝缘层，并且在所述绝缘层中形成第二电极层连接点，其中所述第二电极层通过所述第二电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线电连接。
根据本公开的一个具体的实施方案，在用于制备电子纸显示装置的方法中，提供基板10如玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯基板。在基板10上通过例如溅射形成第二电极层20，例如厚度为100nm的ITO层(S210)。在第二电极层20上通过CVD镀膜形成绝缘层30，例如厚度为300nm的氧化硅层；在绝缘层30中形成通孔，例如直径为100μm的通孔。
在绝缘层30上形成薄膜晶体管阵列层50(S220)，所述薄膜晶体管阵列层50包含薄膜晶体管阵列和第一导电线、第二导电线和第三导电线。在形成第二导电线的同时，由与第二导电线相同的材料如银在绝缘层30的通孔中一同形成第二电极层连接点40，使得第二电极层连接点40与第二导电线和第二电极层20电连接。第二电极层连接点40为直径为100μm且厚度为300nm的银连接点。
在薄膜晶体管阵列层50上的第一区域贴覆含有电子纸墨水层70的电子纸膜(S230)。
在电子纸膜的一例(即位于薄膜晶体管阵列层50第一区域一例的第二区域上)制作第一电极层连接点100如直径为0.5mm的银浆点。
在电子纸膜上形成第一电极层80如第一ITO电极层(S240)，第一电极层80与第一电极层连接点100电连接。
在薄膜晶体管阵列层50的第二区域绑定驱动电路单元120，使得电路单元通过第一导电线与第一电极层80电连接，通过第二导电线与第二电极层20电连接，并且通过第三导电线与薄膜晶体管阵列电连接。
绑定柔性线路板130，其中驱动电路单元120可以通过柔性线路板130与控制电路板连接。
在电子纸墨水层70四周进行密封框胶90涂覆。
任选地，用于制备上面任何一项所述的电子纸显示装置的方法还可以包括在第一电极层80上设置第一保护膜层110的步骤。
任选地，用于制备上面任何一项所述的电子纸显示装置的方法还可以包括在薄膜晶体管阵列层50和电子纸墨水层70之间设置第二封装保护膜层60的步骤。
在本公开的再一个方面，可以提供一种用于驱动上面任何一项所述的电子纸显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：
图像清除步骤，所述图像清除步骤包括在所述第一电极层上施加负电压，并且在所述第二电极层上施加正电压。
所述方法可以还包括：
在所述图像清除步骤之后的重置步骤，所述重置步骤包括：在所述第一电极层上施加正电压并且在所述第二电极层上施加负电压的重置子步骤；和在所述第一电极层上施加负电压并且在所述第二电极层上施加正电压的清除子步骤。
所述方法还可以包括：
在所述重置步骤之后的图像显示步骤，所述图像显示步骤包括：在所述第一电极层上施加电压且由驱动电路单元输出电压到所述电子纸墨水层，并且所述第二电极层悬空。通过驱动电路单元各个输出通道控制薄膜晶体管阵列和第一电极层的电压变化来使电子纸墨水层显示相应图像。
图3是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的用于驱动电子纸显示装置的驱动方法的示意图。
如图3中所示，根据本公开的一个实施方案的用于驱动电子纸显示装置的驱动方法可以顺序地包括以下步骤：
步骤S310，即图像清除步骤，所述图像清除步骤包括在所述第一电极层上施加负电压，并且在所述第二电极层上施加正电压；
步骤S320，即重置步骤，所述重置步骤包括：在所述第一电极层上施加正电压并且在所述第二电极层上施加负电压的重置子步骤；和在所述第一电极层上施加负电压并且在所述第二电极层上施加正电压的清除子步骤；和
步骤330，即图像显示步骤，所述图像显示步骤包括：在所述第一电极层上施加电压且由驱动电路单元输出电压到所述电子纸墨水层，并且所述第二电极层悬空。通过驱动电路单元控制薄膜晶体管阵列和第一电极层的电压变化来使电子纸墨水层显示相应图像。
重置子步骤和清除子步骤可以只分别进行一次，也可以交替地进行n次，其中n为2至10，例如为2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在图像清除步骤S310和/或重置步骤S320利用第一电极层和第二电极层进行整面同时驱动，此时驱动电路单元的电源输出悬空失效。在图像显示步骤S330，切换为驱动电路单元的驱动输出单元向屏体像素输出信号，而使第二电极层悬空失效，即切换为正常驱动方式。
图4是示例性地显示实施图3所示的驱动方法时第一电极层和第二电极层的电压示意图。
如图4中所示，在第一电极层和第二电极层上施加的正电压各自可以例如为15伏。在第一电极层和第二电极层上施加的负电压各自可以例如为-15伏。在图像清除步骤S310和重置步骤S320，驱动电路单元处于高阻状态。在图像显示步骤S330，第二电极层处于高阻状态。
重置步骤可以只进行一次，也可以进行n次，其中n为2至10，例如为2、3、4、5、6、7、8、9或10。
根据本公开，通过在薄膜晶体管阵列层远离电子纸墨水层的一例设置第二电极层，能够减少显示刷新画面时间，并且可降低功耗。具体地，由驱动电路单元控制第一和第二电极层驱动，主要在图像清除步骤和/或重置步骤进行即刻整面驱动，从而缩短画面刷新时间。同时，图像清除步骤可以在第一和第二电极上施加更高的电压，使得电子纸墨水中带电微粒运动更快，可使显示刷新时间进一步缩短。同时由于即刻整面驱动，无需驱动电路单元耗费较大的功耗去逐行扫描驱动，所以可一定程度的降低显示模组所需的能耗。而传统的电子纸显示装置在整个驱动阶段都是逐行扫描方式，显示出新画面相对需要更长的时间。
根据本公开的电子纸显示装置的第一电极层和第二电极层都是用较大的电连接点(如第一电极层连接点可以采用银浆点并且第二电极层连接点的直径可以为50μm至200μm)和较大金属走线连接至驱动电路单元的，所以在驱动的图像清除步骤和重置步骤可以在第一电极层和第二电极层施加更高的电压，使得电子纸墨水中带电微粒运动更快，可使显示刷新时间进一步缩短。
此外，在基板上通过例如溅射形成第二电极层和在第二电极层上通过CVD镀膜形成绝缘层；并且第二电极层连接点可以采用与第二导电线相同的材料一并制作，从而第二电极层、绝缘层、第二电极层连接点和第二导电线在制程上相对易于制作，利于良率提升，降低能耗，减少成本。
显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种电子纸显示装置，所述电子纸显示装置包括：
相对设置的第一电极层和薄膜晶体管阵列层；
电子纸墨水层，所述电子纸墨水层设置于所述第一电极层和所述薄膜晶体管阵列层之间，
第二电极层，所述第二电极层设置在所述薄膜晶体管阵列层远离所述电子纸墨水层的一例，和
驱动电路单元，其中所述驱动电路单元通过所述薄膜晶体管阵列层的第一导电线与所述第一电极层电连接；通过所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线与所述第二电极层电连接；并且通过所述薄膜晶体管阵列层的第三导电线与所述薄膜晶体管阵列层的薄膜晶体管阵列电连接，
其中在图像清除步骤和/或图像重置步骤中，所述驱动电路单元控制分别向所述第一电极层与所述第二电极层施加正负不同的电压从而在所述第一电极层与所述第二电极层之间形成电场，进行即刻整面驱动，此时所述驱动电路单元与所述薄膜晶体管阵列电连接的电源输出悬空失效。
2.根据权利要求1所述的电子纸显示装置，所述电子纸显示装置还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述第二电极层和所述薄膜晶体管阵列层之间，其中所述第二电极层通过所述绝缘层中的第二电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线电连接。
3.根据权利要求1所述的电子纸显示装置，其中所述第一电极层通过第一电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第一导电线电连接。
4.一种用于制备根据权利要求1所述的电子纸显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：
形成第二电极层；
在所述第二电极层上形成薄膜晶体管阵列层；
在所述薄膜晶体管阵列层上形成电子纸墨水层；和
在所述电子纸墨水层上形成第一电极层。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：在形成第二电极层之后并且在所述第二电极层上形成薄膜晶体管阵列层之前，在所述第二电极层上形成绝缘层，并且在所述绝缘层中形成第二电极层连接点，其中所述第二电极层通过所述第二电极层连接点与所述薄膜晶体管阵列层的第二导电线电连接。
6.一种用于驱动根据权利要求1所述的电子纸显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：
图像清除步骤，所述图像清除步骤包括在所述第一电极层上施加负电压，并且在所述第二电极层上施加正电压，形成在所述第一电极层和所述第二电极层之间的电场。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
在所述图像清除步骤之后的重置步骤，所述重置步骤包括：在所述第一电极层上施加正电压并且在所述第二电极层上施加负电压的重置子步骤；和在所述第一电极层上施加负电压并且在所述第二电极层上施加正电压的清除子步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：
在所述重置步骤之后的图像显示步骤，所述图像显示步骤包括：在所述第一电极层上施加电压且由驱动电路单元输出电压到所述电子纸墨水层，并且所述第二电极层悬空。
9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述重置子步骤和所述清除子步骤交替地重复多次。
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