CN110824806B - 电子墨水屏及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子墨水屏及显示装置。该电子墨水屏的一具体实施方式包括分别透明的公共电极背板和驱动背板，驱动背板包括阵列排布的多个像素单元，两背板之间设置有与多个像素单元分别对应的多个微杯单元；微杯单元包括并排布置的第一和第二微杯，第一微杯的靠近驱动背板的面在驱动背板的正投影面积大于靠近公共电极背板的面在驱动背板的正投影面积，第二微杯与第一微杯相反；第一微杯和第二微杯中的至少一个包括多个带电的第一颜色粒子和多个带电的第二颜色粒子，第一颜色粒子的电性与第二颜色粒子的电性相反。该实施方式可实现效果良好的双面显示或透明显示。

Description

电子墨水屏及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域。更具体地，涉及一种电子墨水屏及显示装置。

背景技术

目前，在智能家居、商超市场等场景中经常需要进行双面显示或者透明显示的显示装置，这些显示装置以采用LCD屏最为常见，存在功耗高等问题。

另一方面，电子墨水屏因其低功耗、护眼等优点，在电子阅读装置中得到一些应用。电泳式或电湿润式等电子墨水技术力争实现材料的稳态，以保证显示时无需一直保持驱动，目前可量产的双稳态产品主要以电泳式墨水，即以Eink公司为代表的黑白两色最为常见。此种电子墨水屏的优势在于撤电后，墨水粒子可长时间保持稳态，进而保证画面正常显示。

因此，需要提供一种新的电子墨水屏及显示装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子墨水屏及显示装置，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种电子墨水屏，包括透明的公共电极背板和透明的驱动背板，所述驱动背板包括阵列排布的多个像素单元，所述公共电极背板与驱动背板之间设置有与所述多个像素单元分别对应的多个微杯单元；

所述微杯单元包括并排布置的第一微杯和第二微杯，所述第一微杯的靠近所述驱动背板的面在所述驱动背板的正投影面积大于所述第一微杯的靠近所述公共电极背板的面在所述驱动背板的正投影面积，所述第二微杯的靠近所述公共电极背板的面在所述驱动背板的正投影面积大于所述第二微杯的靠近所述驱动背板的面在所述驱动背板的正投影面积；

所述第一微杯和第二微杯中的至少一个包括多个带电的第一颜色粒子和多个带电的第二颜色粒子，其中，所述第一颜色粒子的电性与所述第二颜色粒子的电性相反。

本发明第一方面提供的电子墨水屏，可实现效果良好的双面显示。

可选地，所述第一微杯和第二微杯中的一个包括多个带电的第一颜色粒子和多个带电的第二颜色粒子，所述第二颜色为透明。

采用此可选方式，微杯单元的整体透光率较高，可实现效果良好的透明显示。

可选地，所述第一微杯和第二微杯中的另一个包括中性透明溶液。

采用此可选方式，可进一步提升微杯单元的整体透光率，进而提升透明显示的显示效果。

可选地，所述像素单元中的TFT结构对应所述第二微杯的靠近所述驱动背板的面。

采用此可选方式，可进一步减小TFT结构对驱动背板透光性的影响，进而提升双面显示或透明显示的显示效果。

可选地，在由所述驱动背板指向所述公共电极背板的方向，所述第一微杯的截面面积逐渐减小；在由所述公共电极背板指向所述驱动背板的方向，所述第二微杯的截面面积逐渐减小。

采用此可选方式，可在降低制备微杯单元的工艺难度的同时，保证双面显示或透明显示的显示效果。

可选地，所述第一微杯和所述第二微杯的形状均为棱台形，或者，所述第一微杯和所述第二微杯的形状均为圆台形。

采用此可选方式，可提升微杯单元的布置密度，提升电子墨水屏的像素密度，进而提升双面显示或透明显示的显示效果，同时，可进一步降低制备微杯单元的工艺难度。

可选地，所述第一微杯的靠近所述公共电极背板的面和靠近所述驱动背板的面及所述第二微杯的靠近所述公共电极背板的面和靠近所述驱动背板的面的形状均为正六边形或圆形。

采用此可选方式，可进一步提升微杯单元的布置密度，进一步提升电子墨水屏的像素密度，进而提升双面显示或透明显示的显示效果，同时，可进一步降低制备微杯单元的工艺难度。

可选地，所述第一微杯的靠近所述公共电极背板的面及所述第二微杯的靠近所述驱动背板的面的直径分别为十微米量级，所述第一微杯的靠近所述驱动背板的面及所述第二微杯的靠近所述公共电极背板的面的直径分别为几十至几百微米量级。

采用此可选方式，可进一步保证对混色现象的消除效果，并进一步提升微杯单元的布置密度，进一步提升电子墨水屏的像素密度，并在保证微杯单元的制备工艺可行性的同时，使得微杯单元的尺寸匹配于现有工艺能够实现的像素单元尺寸，保证像素单元与微杯单元的一一对应，显示均一性较好。

可选地，所述第一微杯和第二微杯尺寸相同且互为倒置。

采用此可选方式，可保证双面显示或透明显示的效果，另外，在制备微杯单元时，可通过转印的方式制备第一微杯和第二微杯，可极大地降低制备微杯单元的工艺难度，且可获得对位精度较高的微杯单元及微杯单元阵列。

可选地，

所述公共电极背板包括第一透明衬底及位于所述第一透明衬底上的透明公共电极层；

所述驱动背板包括第二透明衬底及阵列排布于所述第二透明衬底上的多个像素单元；

所述像素单元包括：位于所述第二透明衬底上的TFT结构及由所述TFT结构驱动的透明驱动电极层。

本发明第二方面提供一种显示装置，包括本发明第一方面提供的电子墨水屏。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案可实现效果良好的双面显示或透明显示。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明实施例提供的电子墨水屏的示意图。

图2示出本发明实施例提供的电子墨水屏的变形形式示意图。

图3示出一个微杯单元及其对应的像素单元的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种电子墨水屏，包括透明的公共电极背板10和透明的驱动背板20，所述驱动背板20包括阵列排布的多个像素单元，所述公共电极背板10与驱动背板20之间设置有与所述多个像素单元分别对应的多个微杯单元；

所述微杯单元包括并排布置的第一微杯31和第二微杯32，所述第一微杯31的靠近所述驱动背板20的面在所述驱动背板20的正投影面积大于所述第一微杯31的靠近所述公共电极背板10的面在所述驱动背板20的正投影面积，所述第二微杯32的靠近所述公共电极背板10的面在所述驱动背板20的正投影面积大于所述第二微杯32的靠近所述驱动背板20的面在所述驱动背板20的正投影面积，即，图1所示中，第一微杯31的顶面面积小于底面面积，第二微杯32的顶面面积大于底面面积，另外，可理解的是，第一微杯31和第二微杯32都具有一定的高度；

所述第一微杯31和第二微杯32分别包括多个带电的第一颜色粒子41和多个带电的第二颜色粒子42，其中，所述第一颜色粒子41的电性与所述第二颜色粒子42的电性相反，例如，若第一颜色粒子41的电性为正，则第二颜色粒子42的电性为负；若第一颜色粒子41的电性为负，则第二颜色粒子42的电性为正，另外，可理解的是，各微杯单元之间彼此不连通，同一微杯单元的第一微杯31与第二微杯32之间彼此不连通。

本实施例提供的电子墨水屏，可实现效果良好的双面显示，另外，基于微杯单元包括的第一微杯31和第二微杯32的结构，可避免出现相邻微杯单元之间的混色现象。

本实施例提供的电子墨水屏实现双面显示的大致原理如下：

如图1所示，假如第一颜色粒子41为带正电的红色粒子，第二颜色粒子42为带负电的白色粒子，那么，当公共电极背板10与图1中最左侧的微杯单元对应的像素单元向图1中最左侧的微杯单元提供正向电压时，该微杯单元中的第一微杯31和第二微杯32中的红色粒子均移动至顶部，而白色粒子均移动至底部。

从上往下观看时，由于第一微杯31和第二微杯32底部的粒子被第一微杯31和第二微杯32顶部的粒子遮挡，因此人眼看到的是第一微杯31和第二微杯32顶部的粒子呈现的颜色，其中，由于第一微杯31顶部面积较小而第二微杯32顶部面积较大，因此对于人眼来说第二微杯32顶部颜色显现度强于第一微杯31，进一步，当第一微杯31顶部面积尺寸足够小时较小时（图1只是结构示例，本领域技术人员可以理解的是，实际的底部-顶部面积比例应远大于图1所示），人眼无法看到第一微杯31顶部颜色，第一微杯31顶部颜色可被忽略，因此，也可以说从上往下观看时人眼看到的是第二微杯32顶部的粒子呈现的颜色，但一个微杯单元中的第一微杯31和第二微杯32顶部颜色相同，此处两种描述并不存在效果上的实质区别。

反之，从下往上观看时，由于第一微杯31和第二微杯32顶部的粒子被第一微杯31和第二微杯32底部的粒子遮挡，因此人眼看到的是第一微杯31和第二微杯32底部的粒子呈现的颜色。

这样，对于图1中最左侧的微杯单元，从上往下观看时该微杯单元呈红色，而从下往上观看时该微杯单元呈白色。进而，对于微杯单元阵列，若从上往下观看时整体效果为红底白字，那么从下往上观看时整体效果为白底红字，但两面显示的实际内容相同，实现了双面显示。

另外，可理解的是，若第一微杯31和第二微杯32中的一个包括多个带电的第一颜色粒子41和多个带电的第二颜色粒子42，即，仅第一微杯31和第二微杯32中的一个包括多个带电的第一颜色粒子41和多个带电的第二颜色粒子42，第一微杯31和第二微杯32中的另一个不含第一颜色粒子41和第二颜色粒子42而是仅含有中性透明溶液等用于保证电荷守恒的物质，电子墨水屏也可实现镜像的双面显示，大致原理如下：

如图2所示，假如第一颜色粒子41为带正电的红色粒子，第二颜色粒子42为带负电的白色粒子，那么，当公共电极背板10与图2中最左侧的微杯单元对应的像素单元向图2中最左侧的微杯单元提供正向电压时，该微杯单元中的第一微杯31中的红色粒子均移动至顶部，而白色粒子均移动至底部，而第二微杯32由于不含有第一颜色粒子41和第二颜色粒子42，因此其还是呈透明状态。

从上往下观看时，由于第一微杯31顶部面积较小而底部面积较大，因此对于人眼来说第一微杯31底部颜色显现度强于第一微杯31顶部，进一步，当第一微杯31顶部面积尺寸足够小时较小时（图2只是结构示例，本领域技术人员可以理解的是，实际的底部-顶部面积比例应远大于图2所示），人眼无法看到第一微杯31顶部颜色，第一微杯31顶部颜色可被忽略，且第二微杯32顶部（及中部）呈透明状态，因此，从上往下观看时人眼看到的是第一微杯31底部的粒子呈现的颜色。

而下往上观看时，人眼看到的还是第一微杯31底部的粒子呈现的颜色。

这样，对于图2中最左侧的微杯单元，从上往下观看时该微杯单元呈红色，而从下往上观看时该微杯单元还是呈红色。进而，对于微杯单元阵列，若从上往下观看时整体效果为红底白字，那么从下往上观看时整体效果为镜像的红底白字，其中，由于，第一微杯31底部面积较大而第二微杯32底部面积较小，在第二微杯32底部面积尺寸足够小时较小时其透光效果可被忽略，因此可实现了镜像的双面显示。

如图3所示，在本实施例的一些可选的实现方式中，

所述公共电极背板10包括第一透明衬底12及位于第一透明衬底12上的透明公共电极层11；

所述驱动背板20包括第二透明衬底及阵列排布于所述第二透明衬底上的多个像素单元；

所述像素单元包括：位于所述第二透明衬底21上的TFT结构及由所述TFT结构驱动的透明驱动电极层29。

在一个具体示例中，如图3所示，像素单元包括：在所述第二透明衬底21上形成的缓冲层（图中未示出）、在缓冲层上形成的栅极22、覆盖所述栅极22的栅极绝缘层23、在栅极绝缘层23上形成的有源区24及分别与有源区24电连接的源极25和漏极26、与源极25和漏极26同层设置的金属走线27、覆盖金属走线27及源极25和漏极26的钝化层28、在钝化层28上形成的透明驱动电极层29。其中，钝化层28上开设有通孔281，以通过连接柱实现漏极26与透明驱动电极层29的电连接。

在一个具体示例中，

透明公共电极层11可以为一整层结构，即，各个微杯单元之间的透明公共电极层11互相连通，方便制作。具体的，也可以使各个微杯单元的透明公共电极层11相互独立。透明公共电极层11的材质具体可以为氧化铟锡，氧化铟锡是目前常用的透明电极材质，其光透过率往往在90％以上。

另外，透明驱动电极层29与金属走线27的材质均为透明导电材料，具体可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、掺铝氧化锌(AZO)银丝墨、银丝、导电性高分子材料或金属纳米线。由于ITO的光透过率可以达到90％以上，更为具体的，透明驱动电极层29与金属走线27的材质均为ITO，以满足驱动背板的透明性。

对于驱动背板的TFT结构，则仍采用Mo/Al等金属，仍可使用原工艺形成，由于TFT结构尺寸较小(一般为十微米量级)，不影响反射光的整体透过性。本示例中，可仅TFT结构使用Mo/Al等金属进行栅、源/漏极的制作，其它结构部分均可以采用透明材质制作。进一步，本示例中的TFT可采用双栅极结构，沟道宽度W可以为22微米，沟道长度可以为(4.5+4.5)微米，即9微米，由于TFT结构总尺寸可以做的较小，因此TFT结构不会被人眼看到，能保证光透性。另外，若材料稳定性、阻抗稳定，本示例中的TFT结构也可使用透明材质。

如图2所示，在本实施例的一些可选的实现方式中，所述第一微杯31和第二微杯32中的一个包括多个带电的第一颜色粒子41和多个带电的第二颜色粒子42，其中，所述第二颜色为透明。采用此实现方式，微杯单元的整体透光率较高，可实现效果良好的透明显示。进一步，所述第一微杯31和第二微杯32中的另一个包括中性透明溶液，这样可进一步提升微杯单元的整体透光率，进而提升透明显示的显示效果。

本实现方式实现透明显示的大致原理如下：

如图2所示，假如第一颜色粒子41为带正电的红色粒子，第二颜色粒子42为带负电的透明粒子，那么：当公共电极背板10与图2中最左侧的微杯单元对应的像素单元向图2中最左侧的微杯单元提供正向电压时，该微杯单元中的第一微杯31中的红色粒子均移动至顶部，而透明粒子均移动至底部，而第二微杯32还是呈透明状态；当公共电极背板10与图2中左数第二个微杯单元对应的像素单元向图2中左数第二个微杯单元提供负向电压时，该微杯单元中的第一微杯31中的红色粒子均移动至底部，而透明粒子均移动至底部，而第二微杯32还是呈透明状态。

从上往下观看时：对于图2中最左侧的微杯单元，由于第一微杯31顶部面积较小，进一步，当第一微杯31顶部面积尺寸足够小时较小时（图2只是结构示例，本领域技术人员可以理解的是，实际的底部-顶部面积比例应远大于图2所示），人眼无法看到第一微杯31顶部颜色，第一微杯31顶部颜色可被忽略，且第二微杯32顶部呈透明状态，因此，图2中最左侧的微杯单元呈透明状态；对于图2中左数第二个微杯单元，由于第二微杯32底部面积较大，因此从上往下观看时人眼看到的是第二微杯32底部的粒子呈现的颜色（红色）。

类似的是，从下往上观看时，图2中最左侧的微杯单元呈透明状态，图2中左数第二个微杯单元呈现红色。

这样，对于图2中最左侧的微杯单元，不论从上往下观看还是从下往上观看都呈透明状态；而对于图2中左数第二个微杯单元，不论从上往下观看还是从下往上观看都呈现红色。进而，对于微杯单元阵列，其实现的是透明显示。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如图3所示，所述像素单元中的TFT结构对应所述第二微杯32的靠近所述驱动背板20的面。

采用此实现方式，可进一步减小TFT结构对微杯单元的透光率的影响，进而提升双面显示或透明显示的显示效果。在实际生产时，微杯单元阵列与驱动背板20之间具有对位精度，可通过设置TFT结构的径向宽度第二微杯32的靠近所述驱动背板20的径向宽度即可。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如图1-3所示，在由所述驱动背板20指向所述公共电极背板10的方向，所述第一微杯31的截面面积逐渐减小；在由所述公共电极背板10指向所述驱动背板20的方向，所述第二微杯32的截面面积逐渐减小。

采用此实现方式，可在降低制备微杯单元的工艺难度的同时，保证双面显示或透明显示的显示效果。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述第一微杯31和所述第二微杯32的形状均为棱台形，或者，所述第一微杯31和所述第二微杯32的形状均为圆台形。

采用此实现方式，可提升微杯单元的布置密度，提升电子墨水屏的像素密度，进而提升双面显示或透明显示的显示效果，同时，可进一步降低制备微杯单元的工艺难度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述第一微杯31的靠近所述公共电极背板10的面和靠近所述驱动背板20的面及所述第二微杯32的靠近所述公共电极背板10的面和靠近所述驱动背板20的面的形状均为正六边形或圆形。

采用此实现方式，可进一步提升微杯单元的布置密度，进一步提升电子墨水屏的像素密度，进而提升双面显示或透明显示的显示效果，同时，可进一步降低制备微杯单元的工艺难度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述第一微杯31的靠近所述公共电极背板10的面及所述第二微杯32的靠近所述驱动背板20的面的直径分别为十微米量级，所述第一微杯31的靠近所述驱动背板20的面及所述第二微杯32的靠近所述公共电极背板10的面的直径分别为几十至几百微米量级。

采用此实现方式，可进一步保证对混色现象的消除效果，可进一步提升微杯单元的布置密度，进一步提升电子墨水屏的像素密度，并在保证微杯单元的制备工艺可行性的同时，使得微杯单元的尺寸匹配于现有工艺能够实现的像素单元尺寸，保证像素单元与微杯单元的一一对应，显示均一性较好。

在一个具体示例中，第一微杯31的靠近所述公共电极背板10的面及所述第二微杯32的靠近所述驱动背板20的面的直径分别为6微米至12微米。第一微杯31的靠近所述驱动背板20的面及所述第二微杯32的靠近所述公共电极背板10的面的直径分别为150微米左右。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如图1-3所示，第一微杯31和第二微杯32尺寸相同且互为倒置。

采用此实现方式，可保证双面显示或透明显示的效果，另外，在制备微杯单元时，可通过转印的方式制备第一微杯31和第二微杯32，可极大地降低制备微杯单元的工艺难度，且可获得对位精度较高的微杯单元及微杯单元阵列。

本发明的另一个实施例提供一种包括上述电子墨水屏的显示装置。该显示装置可应用于家居电器（例如双面显示或透明显示的闹钟）、商超市场的广告牌等。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种电子墨水屏，其特征在于，包括透明的公共电极背板和透明的驱动背板，所述驱动背板包括阵列排布的多个像素单元，所述公共电极背板与驱动背板之间设置有与所述多个像素单元分别对应的多个微杯单元；

所述微杯单元包括并排布置的第一微杯和第二微杯，所述第一微杯的靠近所述驱动背板的面在所述驱动背板的正投影面积大于所述第一微杯的靠近所述公共电极背板的面在所述驱动背板的正投影面积，所述第二微杯的靠近所述公共电极背板的面在所述驱动背板的正投影面积大于所述第二微杯的靠近所述驱动背板的面在所述驱动背板的正投影面积；

所述第一微杯和第二微杯皆包括多个带电的第一颜色粒子和多个带电的第二颜色粒子，或，所述第一微杯和第二微杯中的一个包括多个带电的第一颜色粒子和多个带电的第二颜色粒子且另一个包括中性透明溶液，其中，所述第一颜色粒子的电性与所述第二颜色粒子的电性相反；

所述第一微杯的靠近所述公共电极背板的面及所述第二微杯的靠近所述驱动背板的面的直径分别为十微米量级，所述第一微杯的靠近所述驱动背板的面及所述第二微杯的靠近所述公共电极背板的面的直径分别为几十至几百微米量级。

2.根据权利要求1所述的电子墨水屏，其特征在于，在所述第一微杯和第二微杯中的一个包括多个带电的第一颜色粒子和多个带电的第二颜色粒子且另一个包括中性透明溶液的情况下，所述第二颜色为透明。

3.根据权利要求1所述的电子墨水屏，其特征在于，所述像素单元中的TFT结构对应所述第二微杯的靠近所述驱动背板的面。

4.根据权利要求1所述的电子墨水屏，其特征在于，在由所述驱动背板指向所述公共电极背板的方向，所述第一微杯的截面面积逐渐减小；在由所述公共电极背板指向所述驱动背板的方向，所述第二微杯的截面面积逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的电子墨水屏，其特征在于，所述第一微杯和所述第二微杯的形状均为棱台形，或者，所述第一微杯和所述第二微杯的形状均为圆台形。

6.根据权利要求5所述的电子墨水屏，其特征在于，所述第一微杯的靠近所述公共电极背板的面和靠近所述驱动背板的面及所述第二微杯的靠近所述公共电极背板的面和靠近所述驱动背板的面的形状均为正六边形或圆形。

7.根据权利要求1所述的电子墨水屏，其特征在于，所述第一微杯和第二微杯尺寸相同且互为倒置。

8.根据权利要求1所述的电子墨水屏，其特征在于，

所述公共电极背板包括第一透明衬底及位于所述第一透明衬底上的透明公共电极层；

所述驱动背板包括第二透明衬底及阵列排布于所述第二透明衬底上的多个像素单元；

所述像素单元包括：位于所述第二透明衬底上的TFT结构及由所述TFT结构驱动的透明驱动电极层。

9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电子墨水屏。

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