CN109445223B - 一种显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法；所述显示粒子染白色；所述显示粒子包括：外层部和内层部；所述外层部的材料的折射率大于所述内层部的材料的折射率。本发明设计了全新的应用于电子墨水的显示粒子，该显示粒子包括外层部和内层部，通过外层部和内层部的材料的折射率设计，使照射在该显示粒子的光线的反射效率显著增加，进而有效提升显示对比度，增强了弱光环境下的显示效果，优化阅读体验。

Description

一种显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是指一种显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法。
背景技术
现阶段，随着对身心健康越来越重视，人们对阅读体验的要求越来越高。传统的手机平板电子书阅读，由于其背光光线长时间会对眼睛视力有损伤，人们减少了其使用频率。而电纸书，作为一种光反射型的阅读设备，其可以达到真实书籍的阅读效果，逐渐被人们接受。现有的电纸书采用电子墨水屏技术，电子墨水屏包括：两层基板，以及设置在中间的电子墨水。电子墨水为大量电子墨水微胶囊制成的薄膜；其中，电子墨水微胶囊内封装有电泳液和带电的白色粒子、黑色粒子。使用时通过对基板加电场，驱动白色粒子、黑色粒子贴近基板以实现显示效果。然而，上述现有技术在光线较弱的环境下，对比度明显下降，无法满足阅读要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法，能够显著增强显示对比度，有效提升弱光环境下的显示效果。
基于上述目的，本发明提供了一种显示粒子，应用于电子墨水，所述显示粒子染白色；所述显示粒子包括：外层部和内层部；所述外层部的材料的折射率大于所述内层部的材料的折射率。
在一些实施方式中，所述显示粒子载有负电荷。
在一些实施方式中，所述外层部和所述内层部的半径之差不大于所述外层部的半径的五分之一。
另一方面，本发明还提供了一种电子墨水，包括：电子墨水微胶囊；所述电子墨水微胶囊包括：白色粒子、黑色粒子和电泳液；所述电子墨水微胶囊还包括：如上任意一项所述的显示粒子；所述显示粒子与所述白色粒子载有同种电荷；在同一电场驱动下，所述显示粒子的运动速度小于所述白色粒子的运动速度。
在一些实施方式中，所述显示粒子的荷质比小于所述白色粒子的荷质比。
在一些实施方式中，所述显示粒子的体积大于所述白色粒子的体积。
再一方面，本发明还提供了一种电子墨水屏，包括：靠近显示面的第一基板和远离显示面的第二基板；所述第一基板和所述第二基板之间设置有如上任意一项所述的电子墨水。
最后，本发明还提供了一种如上所述的电子墨水屏的驱动方法，包括：
向所述第一基板加载第一电压；向所述第二基板交替加载第二电压和第三电压；其中，所述第一电压的电性、所述第三电压的电性与所述显示粒子载有的电荷电性相反；所述第二电压的电性与所述显示粒子载有的电荷电性相同；所述第二电压的持续时间大于所述第三电压的持续时间。
在一些实施方式中，所述第二电压的幅值与所述第三电压的幅值相等。
从上面所述可以看出，本发明提供的显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法，设计了全新的应用于电子墨水的显示粒子，该显示粒子包括外层部和内层部，通过外层部和内层部的材料的折射率设计，使照射在该显示粒子的光线的反射效率显著增加，进而有效提升显示对比度，增强了弱光环境下的显示效果，优化阅读体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为现有的电子墨水屏结构示意图(亮态)；
图2为现有的电子墨水屏结构示意图(暗态)；
图3为现有的白色粒子的反射光路图；
图4为本发明实施例的显示粒子的反射光路图；
图5为本发明实施例的电子墨水屏的高对比态示意图；
图6为本发明实施例的电子墨水屏的亮态示意图；
图7为本发明实施例的电子墨水屏的暗态示意图；
图8为本发明实施例中高对比态下第二基板被施加的电压的一个实例波形图；
图9为本发明实施例中亮态下第二基板被施加的电压的一个实例波形图；
图10为本发明实施例中暗态下第二基板被施加的电压的一个实例波形图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明实施例提供了一种显示粒子，该显示粒子应用于电子墨水。现有电子墨水中，电子墨水微胶囊内包含有两种粒子，由反射能力佳的白色粒子来显示亮态，由吸收能力佳的黑色粒子来显示暗态。现有的电子墨水屏结构如图1和图2所示，在相对设置的第一基板1和第二基板2之间设置电子墨水(为方便显示，仅显示一个电子墨水微胶囊3)，电子墨水微胶囊3中包括：电泳液，电泳液内分布有黑色粒子4和白色粒子5。黑色粒子4和白色粒子5均载有电荷，本实施例以及后续的实施例中均以黑色粒子4带正电、白色粒子5带负电为例进行介绍说明(根据具体实施需要，黑色粒子4和白色粒子5所带电荷的电性可以互换)。在第一基板1和第二基板2上分别加载电压，通过电压的电性，驱动黑色粒子4和白色粒子5向第一基板1和第二基板2运动。其中，第一基板1靠近显示面，当白色粒子5被驱动至第一基板1时，显示白色(亮态)，当黑色粒子4被驱动至第一基板1时，显示黑色(暗态)。
参考图3，对于现有的白色粒子5，参见图中带箭头折线所示的光路，光线照射在其表面后发生反射和折射，反射光线射向显示面用作显示，而折射光线则折射向白色粒子5内，未能用作显示；整体上现有的白色粒子5的反射效率不高，这也造成了现有的电子墨水技术在环境光线较弱时，显示对比度不足，显示效果不佳的问题。
在发明本实施例中，通过一种全新设计的显示粒子来代替白色粒子，或者是与现有的白色粒子和黑色粒子共同工作完成显示。
参考图4，本实施例的显示粒子6染白色，用于显示亮态。具体的，显示粒子6包括：外层部601和内层部602。整体上看，外层部601和内层部602为同心球结构。进一步的，外层部601和内层部602所使用的材料不同，其区别在于，外层部601的材料的折射率大于内层部602的材料的折射率。参考图4，参见图中带箭头折线所示的光路，光线照射在外层部601表面后发生反射和折射，反射光线射向显示面用作显示，而折射光线则折射向外层部601内。当折射光线达到外层部601和内层部602的交界面时，会发生二次反射和折射。由于外层部601的材料的折射率大于内层部602的材料的折射率，属于光线有光密介质射向光疏介质，对于在外层部601和内层部602的交界面的入射角大于临界角的那部分折射光线，则会发生全反射，全反射后的光线会射向显示面用作显示。
可见，本实施例的显示粒子，通过内外两层，并相应设置其折射率的设计，使一部分折射光线发生全反射进而射向显示面用作显示，提高了反射效率显著增加，有效提升显示对比度，增强了弱光环境下的显示效果，优化阅读体验。
由于光在非真空的介质中传播均存在损耗，为进一步保证本实施例的显示粒子的效果，外层部601和内层部602的半径应设计为较为接近，以减小光在外层部601中的传播距离以减小损耗。作为优选的，外层部601和内层部602的半径之差不大于外层部601的半径的五分之一。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子墨水，该电子墨水包括：电子墨水微胶囊。其中，电子墨水微胶囊包括：白色粒子、黑色粒子和电泳液。此外，电子墨水微胶囊还包括：如上任一实施例所述的显示粒子。显示粒子与白色粒子载有同种电荷；在本实施例中，白色粒子载有负电荷，带负电，相应的，显示粒子也带负电。在电场驱动下，白色粒子、黑色粒子和显示粒子，均会在电泳液中运动。本实施例中，对于白色粒子和显示粒子在电场驱动下的运动速度还设计为：在同一电场驱动下，显示粒子的运动速度小于白色粒子的运动速度。在该运动速度的设置下，配合所施加的电场，能够在弱光环境下，使光线的反射效率更高的所述显示粒子更加靠近显示面，以实现本发明的技术效果。对于驱动方式，会在后续的实施例中说明，本实施例中主要介绍说明显示粒子的设置。
具体的，根据带电体在电场中的受力分析，白色粒子和显示粒子的运动参数会受到所载电荷量、质量影响，即与荷质比相关。故在本实施例中，设置为：显示粒子的荷质比小于白色粒子的荷质比，基于此设置，在同一电场驱动下，显示粒子的加速度会小于白色粒子的加速度，进而使显示粒子的运动速度小于白色粒子的运动速度。
此外，由于白色粒子和显示粒子均处于电泳液中，其间会存在较为明显的相互作用。故可以设置为：显示粒子的体积大于白色粒子的体积，这样的设置下，显示粒子与电泳液的接触面积更大，其间存在更强的相互作用，这使得在同一电场驱动下，显示粒子的运动速度小于白色粒子的运动速度。
在一些可选的实施例中，也可以通过对显示粒子的表面进行化学改性或物理改性，从而改变显示粒子的表面与电泳液间的相互作用，以使显示粒子的运动速度小于白色粒子的运动速度。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子墨水屏。参考图5、图6、图7，该电子墨水屏包括：靠近显示面的第一基板1和远离显示面的第二基板2。第一基板1和第二基板2之间设置有上任意一实施例所述的电子墨水。即在电子墨水的电子墨水微胶囊中，包括：黑色粒子4、白色粒子5和显示粒子6。
相应的，本发明还提供了上述实施例的电子墨水屏的驱动方法，该驱动方法包括：向所述第一基板加载第一电压；向所述第二基板交替加载第二电压和第三电压；其中，所述第一电压的电性、所述第三电压的电性与所述显示粒子载有的电荷电性相反；所述第二电压的电性与所述显示粒子载有的电荷电性相同；所述第二电压的持续时间大于所述第三电压的持续时间。
其中，为方便控制，第二电压的幅值与第三电压的幅值相等。当然，根据具体的实施需要，第二电压的幅值与第三电压的幅值也可以设计为不相同。
具体的，参考图5，在弱光环境下，本实施例的电子墨水屏需显示在高对比态，相应的驱动方法为：向第一基板1加载第一电压；向第二基板2交替加载第二电压和第三电压。其中，第一电压的电性和第三电压均为正电压；第二电压为负电压。第二电压的持续时间大于第三电压的持续时间。其中，第二基板2被施加的电压的一个实例波形图可参考图8。
本实施例中，在第一电压和第二电压共同作用的时段内，带负电的白色粒子5和显示粒子6向第一基板1运动，带正电的黑色粒子4向第二基板2移动。当第二基板2上的电压切换为第三电压时，在第三电压的正电压作用下，带负电的白色粒子5和显示粒子6会逐渐减速甚至反向运动，整体上呈现振荡式的运动。同时，由于显示粒子6的运动速度小于白色粒子5的运动速度，以及白色粒子5和显示粒子6渐减速甚至反向运动的时间短于向第一基板1运动的时间，在上述振荡式的运动的一个单次的振荡运动过程中，在朝向第一基板1运动的方向上，显示粒子6的运动距离会大于白色粒子5的运动距离，进而在经过连续的振荡运动后，显示粒子6会更加靠近第一基板1，即显示粒子6更靠近显示面，同时基于显示粒子6本身的高光反射效率的特性，使得当前的显示对比度较高，可以在弱光环境下保证显示效果。
对于本实施例的电子墨水屏，当其在正常光线环境下时，可以通过如下方式驱动以现在普通的亮态和暗态。
当需显示亮态时，第一基板1施加正电压，第二基板2施加负电压。在上述电场驱动下，带负电的白色粒子5和显示粒子6向第一基板1运动，带正电的黑色粒子4向第二基板2移动。其中，由于显示粒子6的运动速度小于白色粒子5的运动速度，白色粒子5会更加靠近第一基板1，即白色粒子5更靠近显示面，此时即显示为亮态。显示亮态时，第二基板2被施加的电压的一个实例波形图可参考图9。
当需显示暗态时，第一基板1施加负电压，第二基板2施加正电压。在上述电场驱动下，带负电的白色粒子5和显示粒子6向第2基板2运动，带正电的黑色粒子4向第一基板1移动。最终，黑色粒子4靠近第一基板1，即黑色粒子4靠近显示面，此时即显示为暗态。显示暗态时，第二基板2被施加的电压的一个实例波形图可参考图10。
由上述实施例可见，本发明提供的显示粒子、电子墨水、电子墨水屏及其驱动方法，基于显示粒子的结构设计，当该显示粒子应用于电子墨水、电子墨水屏时，辅以相应的驱动方法，能够有效提升显示对比度，增强弱光环境下的显示效果，优化阅读体验。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电子墨水，包括：电子墨水微胶囊；所述电子墨水微胶囊包括：白色粒子、黑色粒子和电泳液；其特征在于，所述电子墨水微胶囊还包括：显示粒子；所述显示粒子与所述白色粒子载有同种电荷；在同一电场驱动下，所述显示粒子的运动速度小于所述白色粒子的运动速度，以使在弱光环境下，显示亮态时，所述显示粒子比所述白色粒子更加靠近显示面；所述显示粒子染白色；所述显示粒子包括：外层部和内层部；所述外层部的材料的折射率大于所述内层部的材料的折射率。
2.根据权利要求1所述的电子墨水，其特征在于，所述显示粒子的荷质比小于所述白色粒子的荷质比。
3.根据权利要求1所述的电子墨水，其特征在于，所述显示粒子的体积大于所述白色粒子的体积。
4.根据权利要求1所述的电子墨水，其特征在于，所述显示粒子载有负电荷。
5.根据权利要求1所述的电子墨水，其特征在于，所述外层部和所述内层部的半径之差不大于所述外层部的半径的五分之一。
6.一种电子墨水屏，包括：靠近显示面的第一基板和远离显示面的第二基板；其特征在于，所述第一基板和所述第二基板之间设置有如权利要求1至5任意一项所述的电子墨水。
7.一种如权利要求6所述的电子墨水屏的驱动方法，其特征在于，包括：
向所述第一基板加载第一电压；向所述第二基板交替加载第二电压和第三电压；其中，所述第一电压的电性、所述第三电压的电性与所述显示粒子载有的电荷电性相反；所述第二电压的电性与所述显示粒子载有的电荷电性相同；所述第二电压的持续时间大于所述第三电压的持续时间；所述第二电压的幅值与所述第三电压的幅值相等。
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