CN113075830A - 磁性手写屏的制作方法及磁性手写屏 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种磁性手写屏的制作方法及磁性手写屏，该方法包括：将导电材料通过喷墨印刷分别设置在第一衬底及第二衬底上，形成导电图案层；将电泳墨水通过喷墨印刷设置在该第一衬底或该第二衬底上，形成显示单元；将该第一衬底及该第二衬底正对组装，形成磁性手写屏。本申请实施例通过喷墨印刷技术完成衬底上各膜层的图案化制作，高精度的实现磁性手写屏上的像素单元的阵列式排布，排除图案对准及失真问题，提高了生产效率，减小了磁性手写屏的制作成本。
Description
技术领域
本申请一般涉及手写显示技术领域，尤其涉及一种磁性手写屏的制作方法及磁性手写屏。
背景技术
通常将像纸一样阅读舒适、超薄轻便、可弯曲、超低耗电的显示技术叫做磁性手写屏技术，多采用电泳显示技术作为显示面板，其显示效果接近自然纸张效果，免于阅读疲劳。
现阶段磁性手写屏，实现了高灵敏度记录，高灵敏度记录矩阵几何图案可实现大小不一、图案灵活的具有任意配置的磁性显示板阵列。则在基于电极层及衬底层的结构设计中，显示像素为阵列式排布。
目前，磁性手写屏中电极层及衬底层的阵列式排布制备，采用丝网印刷的方式，则需要进行丝网定制设计，使得开发周期较长，工艺复杂，制作成本高。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种手写屏的制作方法及手写屏，通过喷墨打印技术简化磁性手写屏制备流程，减小了制备成本。
第一方面，本申请实施例提供了一种磁性手写屏的制作方法，该方法包括：
将导电材料通过喷墨印刷分别设置在第一衬底及第二衬底上，形成导电图案层；
将电泳墨水通过喷墨印刷设置在该第一衬底或该第二衬底上，形成显示单元；
将该第一衬底及该第二衬底正对组装，形成磁性手写屏。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，该方法还包括：
在该第二衬底上通过喷墨打印形成第一支撑结构，其中，该第一支撑结构用于隔离相邻的该显示单元。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，该方法还包括：
将亚敏材料通过喷墨印刷设置在该第一衬底及该第二衬底的该导电图案层上，形成压敏图案层。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，在将该第一衬底及该第二衬底正对组装之前，该方法还包括：
将绝缘胶层涂覆在该第一衬底及第二衬底上的边缘位置。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，该电泳墨水包括带正电的第一电泳粒子及带负电的第二电泳粒子，该第一电泳粒子用于显示亮态，该第二电泳粒子用于显示暗态。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，该方法还包括：
在显示单元相邻位置的第一衬底上的形成磁致伸缩层；
在与该磁致伸缩层对应的该第二衬底上形成摩擦层，该第一衬底上的磁致伸缩层及该第二衬底上的摩擦层形成供电单元。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，在与显示单元相邻位置的该第一衬底上的形成磁致伸缩层之前，该方法还包括：
在与显示单元相邻位置的该第一衬底上的形成缓冲层。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏制作方法，在该第二衬底上通过喷墨印刷形成第二支撑结构，该第二支撑结构用于隔离该显示单元与该供电单元。
第二方面，本申请实施例提供一种磁性手写屏，通过如第一方面所述的方法制作，包括：
相对设置的第一衬底及第二底衬，以及设置在该第一衬底及该第二衬底之间的显示单元，
该显示单元包括设置在第一衬底及第二底衬上的该电极层，以及该电极层之间的电泳墨水层。
可选的，本申请实施例提供的磁性手写屏，还包括与该显示单元相邻设置的供电单元，该供电单元用于为相邻的该显示单元供电，
该供电单元包括叠层设置在该第一衬底上的第一电极层及磁致伸缩膜层，以及叠层设置在该第二衬底上的第二电极层和摩擦层，该磁致伸缩膜层靠近该第二衬底设置，该摩擦层靠近该第一衬底设置。
综上所述，本申请实施例提供的一种磁性手写屏的制作方法及磁性手写屏，通过喷墨印刷技术完成衬底上各膜层的图案化制作，高精度的实现磁性手写屏上的像素单元的阵列式排布，排除图案对准及失真问题，提高了研发及生产效率，减小了磁性手写屏的制备成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的磁性手写屏的结构示意图；
图2为本申请磁性手写屏的制作方法的流程示意图；
图3为本申请又一实施例提供的磁性手写屏的结构示意图；
图4为本申请再一实施例提供的磁性手写屏的结构示意图；
图5为本申请磁性手写屏的制作方法的流程示意图。
附图标记：
1-第一衬底，2-第二衬底，3-显示单元，31-第一电极层，32-第二电极层，33-第一电泳粒子，34-第二电泳粒子，4-封装胶，5-第一支撑结构，6-供电单元，61-磁致伸缩层，62-摩擦层，7-第二支撑结构，8-缓冲层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
可以理解，在磁性手写屏中，为了提高制作精度和效率，提高产品质量，避免现有的通过丝网印刷，使得整个开发周期长，制作过程中对准困难的问题，本申请实施例中通过喷墨印刷，来提高产品的灵敏度和精度，减小成本，缩短开发周期。
为了更好的理解和说明本申请实施例提供的磁性手写屏，下面通过图1至图5详细阐述。
如图1所示本申请实施例的提供的磁性手写屏的结构示意图，如图1所示，可以包括：
相对设置的第一衬底1及第二底衬2，以及设置在该第一衬底及该第二衬底之间的显示单元3，
该显示单元包括设置在第一衬底及第二底衬上的电极层，即第一衬底上的第一电极层31，及第二衬底上的第二电极层32，以及该电极层之间的电泳墨水。
具体的，在两个透明基板之间封装电泳墨水材料，以形成磁性手写屏，使得在第一衬底，即在上基板上进行触控手写，或者利用触控笔进行书写时，相当于在两侧施加电压，从而使得电泳墨水材料中带电粒子在两个基板之间运动，实现在磁性手写屏上的书写。
可选的，本申请实施例中，为了提高磁性手写屏的灵敏度，可以在相邻的显示单元之间设置隔离层，即在裸露的电极层上形成用于隔离相邻显示单元的电泳墨水的隔离图案层，如图2所示的两显示单元之间的条状凸起结构，即第一支撑结构5。
可选的，如图1所示的磁性手写屏，为了实现触控模式，还可以在导电图案上继续通过喷墨印刷工艺形成亚敏图案层。
如图1所示的磁性手写屏，具体的制作工艺流程如图2所示：
具体的，该制作方法可以包括：
步骤一、可以将超薄薄膜，即第一衬底及第二衬底进行单层亲水处理(氧气Plasma3mins或PVA溶液旋涂)，便于导电墨水在超薄薄膜上均匀散开；然后将导电材料超声，实现导电物质的分散均匀，利用直写喷涂打印设备将导电材料均匀的印刷在亲水处理后的超薄薄膜上，控制直写喷涂打印设备相关参数(例如：速度、液滴量、行程)，烘干后即完成衬底层的导电图案的制备。
步骤二、将压敏材料超声，实现导电物质的分散均匀，利用直写喷涂打印设备将压敏材料均匀的喷涂在具有导电材料的超薄薄膜上，控制直写喷涂打印设备相关参数(例如：速度、液滴量、行程)，烘干后即完成电极层和衬底层的压敏图案制备。
通过上述步骤，即可以完成上下衬底上电极层的制备。
步骤三、将绝缘胶层以及支撑结构，即第一支撑结构5涂覆至电极层的非记录区域，绝缘胶层起到粘合电极层和衬底层的作用，同时保证在超薄手写磁性显示板未受到按压时，电极层和衬底层为断路状态；支撑结构起到分离每个显示单元的作用。
该非记录区域即表示衬底的边缘区域或者两个相邻显示单元之间的区域，即非记录区域没有覆盖到电泳墨水的区域，不用书写。
步骤四、将电泳墨水通过喷墨打印工艺印刷在支撑结构围成的呈阵列分布的记录区域，形成阵列分布的显示单元。
步骤五、将第一衬底及第二衬底正对组装，固化胶水，利用冲压方式实现磁性显示板的裁切，完成透明的超薄磁性手写屏的制备。
可以理解，本申请实施例中的电泳墨水层，其中可以包括带正电的第一电泳粒子33及带负电的第二电泳粒子34，该第一电泳粒子用于显示亮态，该第二电泳粒子用于显示暗态。
如图1及图2所示，显示单元可以包含黑色的第一电泳粒子(材料可以为炭黑，用于显示暗态)、白色的第二电泳粒子(材料可以为二氧化钛、二氧化硅等，用于显示亮态)以及分散液。
分散液的作用是防止正、负电泳粒子之间发生团聚，可为芳烃、环氧化合物、卤代烃、脂肪烃和硅氧烷等有机溶剂。
例如，可以将直径约为1mm的二氧化钛粒子被散布在碳氢油中，黑色染料、表面活性剂以及使粒子带电的电荷控制剂也被加到碳氢油中；进而将该混合物放置在两块间距为10～100mm的平行导电板之间，即第一衬底及第二衬底之间，则当对两块导电板加电压时，这些粒子会以电泳的方式从所在的薄板迁移到带有相反电荷的薄板上。当粒子位于显示器的正面(显示面)时，显示屏为白色，这是因为光通过二氧化钛粒子散射回阅读者一方；当粒子位于显示器背面时，显示器为黑色，这是因为彩色染料吸收了入射光。如果将背面的电极分成多个微小的图像元素(像素)，通过对显示器的每个区域加上适当的电压来产生反射区和吸收区图案，即可形成图像。
可以理解，当施加电场时，分散液中带不同电性的电泳粒子会发生电泳迁移；当撤去电场时，带不同电性的电泳粒子之间仍存在一定的相互作用，使电泳粒子能够维持在其撤去电场之前的状态，不发生变化，从而实现双稳态显示。
本申请实施例提供的一种磁性手写屏的制作方法及磁性手写屏，通过喷墨印刷技术完成衬底上各膜层的图案化制作，高精度的实现磁性手写屏上的像素单元的阵列式排布，排除图案对准及失真问题，提高了研发及生产效率，减小了磁性手写屏的制备成本。
进一步，本申请实施例中，为了减小磁性手写屏的体积，实现自身供电，通过在相邻显示单元之间设置供电单元6，以为相邻的显示电压供电，即相邻的显示单元3及供电单元6共同组成磁性手写屏的像素单元。
例如，如图3所示，为每个显示单元配置一个供电单元，即每个显示单元邻近设置一个供电单元，一个显示单元与一个供电单元组成磁性手写屏的一个像素单元，使一个显示单元与供电单元一一对应，使得每个供电单元为对应的显示单元供电。
又例如，如图4所示，还可以为两个显示单元配置一个供电单元，使得该供电单元为两个显示单元供电，该供电单元可以设置在两个显示单元之间。
可以理解，显示单元及供电单元的对应方式，具体可以根据实际情况确定，本申请对此不做限制。
还可以理解，如图3及图4所示，该供电单元6可以包括设置在第一衬底上的第一电极层上的磁致伸缩层61，以及设置在第二衬底上的第二电极层上的摩擦层62。
可选的，对于上述如图3及图4所示的磁性手写屏，为了方便工艺，保证手写屏的书写效果，可以在显示显示单元及供电单元之间设置隔离结构，即设置隔离图案层，如图所示的第二支撑结构7。
可选的，为了提高磁性手写屏的灵敏度，可以在第一衬底层上的第一电极层与磁致伸缩层之间设置缓冲层。该缓冲层8的设置有利于载流子和电荷转移，一般可为氮化金属层，例如氮化铝等。
对应的，当该磁性手写屏上设置有供电单元时，具体的制作工艺过程如图5所示：
步骤一、在第一衬底上通过喷墨印刷工艺依次形成第一电极层、缓冲层和第一摩擦层，得到第一基板，第一摩擦层位于供电单元对应的区域。
其中，第一衬底可以为透明基板。
具体地，可以首先在第一衬底上形成第一电极层；然后在第一电极层上与供电单元对应的区域依次形成缓冲层和第一摩擦层，得到第一基板。
本实施例选用Fe-Ca系磁性材料颗粒，混合PDMS基材，采用离子束溅射沉积法，外加稳恒磁场，磁场强度50～100mT，可制备0.1～5um厚度薄膜，根据稳恒磁场强度可制作磁致伸缩系数范围50～200ppm。
步骤二、在第二衬底上通过喷墨印刷工艺形成第二电极层。
其中，第二衬底可以为透明基板。
在具体实现中，完成第二电极层制作之后还可以包括：在第二电极层上形成第二支撑结构7的隔离图案层，第二支撑结构绝缘，用于将供电单元和显示单元隔离。
在第二电极层上制备第二支撑结构，第二支撑结构为绝缘材料，例如高分子聚合物，同样可以通过喷墨印刷工艺完成，或者通过转印法或者光刻胶曝光显影法制备。
步骤三、在第二电极层上与供电单元对应的区域形成摩擦层。
具体地，可以通过真空蒸镀法在第一支撑结构之间制备摩擦层，例如采用铜、铝金属材料。
步骤四、在裸露的第二电极层上形成显示单元，得到第二基板。
在具体实现中，步骤四之前还可以在第二衬底上形成第一支撑结构5，第一支撑结构绝缘，用于隔离各像素单元，即隔离由显示单元和供电单元构成的像素单元。
步骤五、通过喷墨印刷工艺在裸露的第二电极层上位于第一支撑结构与第二支撑结构之间的区域形成分散液、带正电的第一电泳粒子以及带负电的第二电泳粒子，其中，第一电泳粒子用于显示暗态，第二电泳粒子用于显示亮态；或者，第一电泳粒子用于显示亮态，第二电泳粒子用于显示暗态。
步骤六、在第一基板或第二基板上设置封装胶，以将第一基板与第二基板对盒，得到像素单元，显示单元位于裸露的第一电极层和裸露的第二电极层之间；其中，第一摩擦层包括磁致伸缩材料，用于在外界磁场的控制下进行伸缩运动，与第二摩擦层接触或分离，在第一摩擦层与第二摩擦层接触时，生成摩擦电荷；第一电极层与第二电极层用于根据摩擦电荷产生驱动电流；显示单元用于在驱动电流的作用下显示与外界磁场对应的笔迹。
第一基板与第二基板对盒后完成整体手写屏的封装，整体手写屏的厚度可以在0.5～1mm之间。
可以理解，对于上述如图3或图4所示的磁性手写屏，在书写过程中，供电单元的第一衬底上的磁致伸缩层和第二衬底上的摩擦层摩擦生电，并通过第一电极层和第二电极层为显示单元提供驱动电流。其中，摩擦生电是一种通过薄膜材料表面接触摩擦形成感应电荷，进而形成反馈电流的技术。当两种薄膜材料之间发生了物理接触，由于电极性的差别，得电子能力强的材料将从得电子弱的材料上吸引电子，从而使得两个接触面带上等量异号的电荷，即摩擦电荷。一旦两种薄膜材料在外力作用下分离开来，两个接触面之间将会产生电势差。如果这两种材料的背电极，如图3或图4所示的第一电极层及第二电极层通过负载连接起来，电势差将使得电子在两个电极之间流动，以平衡薄膜间的静电电势差。一旦两个接触面再次重合，摩擦电荷产生的电势差消失，从而使电子反向流动。本实施例提供的供电单元是一种自供电装置，它能够从环境中直接收集微小能量变化并将其转化为电能，是一种可持续且节约能源的方案。
例如，在书写过程中，可以采用手写笔发射外界磁场并改变外界磁场的强弱，实现对磁致伸缩粒子的磁化效应，使得其发生体积变化，下表面与摩擦层的上表面摩擦接触并生成摩擦电荷，当手写笔离开该供电单元时，磁场消失，磁致伸缩层体积减小，与摩擦层分离，由于材料极性与电势差的关系，使得第一电极层带负电荷，第二电极层带正电荷，形成驱动电流，通过第一电极层和第二电极层传输至显示单元，吸附显示单元中带电的电泳粒子，形成书写笔迹。
可以理解，为了提高书写精度，可以设置外部的手写笔，并且该手写笔的磁场可调，则通过调节手写笔的磁场大小，以实现书写时的粗细转换。即在较大磁场时，使得磁致伸缩层体积膨胀较大，以与摩擦层紧密接触，产生较大电流，形成较粗的书写轨迹；在较小磁场时，使得磁致伸缩层体积膨胀较小，以与摩擦层接触面积较小，产生较小的电流，形成较细的书写轨迹。
综上所述，本申请实施例提供的一种磁性手写屏的制作方法及磁性手写屏，通过喷墨印刷技术完成衬底上各膜层的图案化制作，高精度的实现磁性手写屏上的像素单元的阵列式排布，排除图案对准及失真问题，提高了研发及生产效率，减小了磁性手写屏的制备成本。。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种磁性手写屏的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
将导电材料通过喷墨印刷分别设置在第一衬底及第二衬底上，形成导电图案层；
将电泳墨水通过喷墨印刷设置在所述第一衬底或所述第二衬底上，形成显示单元；
将所述第一衬底及所述第二衬底正对组装，形成磁性手写屏。
2.根据权利要求1所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第二衬底上通过喷墨打印形成第一支撑结构，其中，所述第一支撑结构用于隔离相邻的所述显示单元。
3.根据权利要求1所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：
将亚敏材料通过喷墨印刷设置在所述第一衬底及所述第二衬底的所述导电图案层上，形成压敏图案层。
4.根据权利要求1所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，在将所述第一衬底及所述第二衬底正对组装之前，所述方法还包括：
将绝缘胶层涂覆在所述第一衬底及第二衬底上的边缘位置。
5.根据权利要求1所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，所述电泳墨水包括带正电的第一电泳粒子及带负电的第二电泳粒子，所述第一电泳粒子用于显示亮态，所述第二电泳粒子用于显示暗态。
6.根据权利要求1-5任一项所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：
在与所述显示单元相邻位置的所述第一衬底上的形成磁致伸缩层；
在与所述磁致伸缩层对应的所述第二衬底上形成摩擦层，所述第一衬底上的磁致伸缩层及所述第二衬底上的摩擦层形成供电单元，所述供电单元用于为相邻的所述显示单元供电。
7.根据权利要求6所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，在与所述显示单元相邻位置的所述第一衬底上的形成磁致伸缩层之前，所述方法还包括：
在与所述显示单元相邻位置的所述第一衬底上的形成缓冲层。
8.根据权利要求6所述的磁性手写屏的制作方法，其特征在于，在所述第二衬底上通过喷墨印刷形成第二支撑结构，所述第二支撑结构用于隔离所述显示单元与所述供电单元。
9.一种磁性手写屏，通过如上述权利要求1-8任一项所述的方法制作，其特征在于，包括：
相对设置的第一衬底及第二底衬，以及设置在所述第一衬底及所述第二衬底之间的显示单元，
所述显示单元包括设置在第一衬底及第二底衬上的电极层，以及位于所述电极层之间的电泳墨水层。
10.根据权利要求9所述的磁性手写屏，其特征在于，还包括与所述显示单元相邻设置的供电单元，所述供电单元用于为相邻的所述显示单元供电，
所述供电单元包括叠层设置在所述第一衬底上的第一电极层及磁致伸缩膜层，以及叠层设置在所述第二衬底上的第二电极层和摩擦层，所述磁致伸缩膜层靠近所述第二衬底设置，所述摩擦层靠近所述第一衬底设置。
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