CN116243533A - 一种电子墨水显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子墨水显示装置，包括上层透明电极层、电子墨水层、图形电极层、导线层；上层透明电极层包括上层透明电极；图形电极层包括1个或2个或2个以上图形电极片，导线层包括1个或2个或2个以上图形电极导线，上述图形电极导线与上述图形电极片电信号连接；通过图形电极导线给图形电极引入或关断电压信号，在上述图形电极片与上层透明电极之间形成电场，电场驱动上层透明电极与上述图形电极片之间的电子墨水层变化显示不同的颜色。直接将图形电极层连接到固定的导线，显示装置简单，价格低，单个图形电极的切换，能带动大面积的颜色切换，没有复杂的TFT电路，控制电路也能大幅度地简化。

Description

一种电子墨水显示装置
技术领域
本申请属显示装置领域，尤其涉及一种电子墨水显示装置。
背景技术
基本概念，电泳式电子墨水(Electrophoretic Ink)技术通称为电子墨水(Electronic Ink)。电子墨水(Electronic Ink)是一种革新信息显示的新方法和技术。像多数传统墨水一样，电子墨水和改变它颜色的线路是可以打印到许多表面的，从弯曲塑料、聚酯膜、纸到布。和传统纸差异是电子墨水在通电时改变颜色，并且可以显示变化的图像，像计算器或手机那样的显示。
电子墨水由数百万个微胶囊(Microcapsules)所构成，微胶囊的大小约等同于人类头发的直径。每个微胶囊里含有电泳粒子──带负电荷的白色以及带正电荷的黑色粒子，悬浮于透明液体中。利用正负相吸的原理，当电场接通时，该区块对应的黑或白粒子会移动至微胶囊的顶端，使用者在该区块上，就能看见白色或黑色。
电子墨水屏：电子墨水屏即为使用电子墨水的屏幕。电子墨水屏又被称为电子纸显示技术。如图10和图11所示的Sipix的微杯技术和Eink的微胶囊技术可是并驾齐驱的两项技术。Eink用的微胶囊技术，是把黑白的电泳粒子储存在一个个微小胶囊里。而Sipix则是把粒子存在杯状凹槽里。
三色电子墨水系统运作原理与双色系统类似，多了中性电泳粒子；负电荷粒子、正电荷粒子、中性电泳粒子有三种颜色，施加不同的电压，使不同颜色的粒子移动至上层，看见不同的颜色。
过孔(via):是多层PCB的重要组成部分之一。过孔作用上可以分成各层间的电气连接和用作器件的固定或定位两类。从工艺制程上来过孔一般又分为三类，即盲孔(blindvia)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。
盲孔：指位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度与孔径通常不超过一定的比率。
埋孔：指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。
通孔：这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以一般印制电路板均使用。当前技术水平，全通过孔内径原则上要求0.2mm(8mil)及以上，外径的是0.4mm(16mil)以上，有困难地方必须控制在外径为0.35mm(14mil)，过孔与过孔之间的间距不宜过近，钻孔容易引起破孔，一般要求孔间距0.5mm及以上，0.35mm—0.4mm极力避免，0.3mm及以下禁止。
电路板的名称有：陶瓷电路板，氧化铝陶瓷电路板，氮化铝陶瓷电路板，线路板，PCB板，铝基板，高频板，厚铜板，阻抗板，PCB，超薄线路板，超薄电路板，印刷(铜刻蚀技术)电路板等。电路板可称为印刷线路板或印刷电路板，英文名称为(Printed Circuit Board)PCB、(Flexible Printed Circuit board)FPC线路板，FPC线路板又称柔性线路板柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。线路板按层数来分的话分为单面板，双面板，和多层线路板三个大的分类。单面板，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。双面板是单面板的延伸，双面都有覆铜有走线，并且可以通过过孔来导通两层之间的线路。多层板是指具有三层以上的导电图形层与其间的绝缘材料以相隔层压而成。线路板按特性来分的话分为软板(FPC)，硬板(PCB)，软硬结合板(FPCB)。
柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC):是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。
现有技术中，电子墨水显示装置的实现通常是将电子墨水涂布在一层塑料薄膜上，再贴覆上薄膜晶体管(TFT)电路，经由驱动IC控制，形成像素图形。传统电子墨水显示屏或电子纸，由基板上涂覆微小颗粒组成的电子墨水构成，电子墨水颗粒由许多分别带正、负电的黑色和白色粒子密封于内部充有液态的微胶囊形成，不同颜色的带电粒子会因施加电场的不同，而朝不同的方向运动，在显示屏表面呈现出黑或白的效果。通常，为了向这些颗粒施加电场，需要在颗粒层的底部设置TFT(薄膜晶体管)层，控制电路通过控制TFT层上晶体管的导通与截止，控制施加在电子墨水上的电场。由于TFT(薄膜晶体管)层采用半导体制程生产，大尺寸的TFT生产设备的价格非常高。
在很多场所，需要大面积地显示变化区域，但是显示的图像较为简单，比如幼儿园的墙壁，地板，需要显示简单的巨大字体或图形，或室外显示宣传标语或图像，这些场所，显示图形的巨大，分辨率低，颜色要求简单，但面积巨大，采用TFT作为像素图形非常的昂贵，导致电子墨水难以在这些场景下推广应用。
发明内容
为了解决电子墨水在显示图形的巨大，分辨率低，颜色变化要求不高应用场景需求，本发明提出了一种电子墨水显示装置，包括上层透明电极层、电子墨水层、图形电极层、导线层；上层透明电极层包括上层透明电极；图形电极层包括1个或2个或2个以上图形电极片，导线层包括1个或2个或2个以上图形电极导线，所述图形电极导线与所述图形电极片电信号连接；通过图形电极导线给图形电极引入或关断电压信号，在上述图形电极片与上层透明电极之间形成电场，电场驱动上层透明电极与上述图形电极片之间的电子墨水层变化显示不同的颜色。
上述图形电极片面积大于或等于电路板过孔外径。
上述图形电极层包括M排N列图像电极片，上述M或N大于等于2。
上述的电子墨水显示装置，还包括图形绝缘层，上述图形绝缘层位于图形电极层与导线层之间。
上述图形电极层、绝缘层、导线层由电路板构成；电路板的铜箔层1通过加工形成图形电极层，电路板的铜箔层1通过加工形成导线层，导线层的导线通过过孔与图形电极层的图形电极片电连通。
上述的电子墨水显示装置，还包括导线引出连接器，上述导线引出连接器与导线层的导线电信号连接。
上述的电子墨水显示装置，还包括控制电路板，上述控制电路板与上述导线引出连接器电信号连接。
上述电子墨水层包括透明微胶囊，上述透明微胶囊内部包括含有带负电的负电颜料微粒和带正电的正电颜料微粒，上述负电颜料微粒或正电颜料微粒包括两种或两种以上颜色。
上述电子墨水层包括杯状凹槽，上述杯状凹槽内部含有带负电的负电颜料微粒和带正电的正电颜料微粒，上述负电颜料微粒或正电颜料微粒包括两种或两种以上颜色。
上述图形电极片包括预制形状的字母、文字、图形和/或数字。
上述技术方案的技术效果之一是：直接将图形电极层连接到固定的导线，显示装置简单，价格低，单个图形电极的切换，能带动大面积的颜色切换，没有复杂的TFT电路，控制电路也能大幅度地简化。且显示对背光没有要求，可在多个角度被清晰的地看见，显示的可达性远远高于传统的背光式显示屏。
上述技术方案的技术效果之二是：M排N列图像电极形成大的像素点，多块显示装置可以显示出巨大的，低分辨率的图形。
上述技术方案的技术效果之三是：虽然可以用单独的导线连接各个图形电极片，但是有了绝缘层，可防止导线之间导通干扰，可靠性更高。
上述技术方案的技术效果之四是：柔性电路板，有柔韧性，可以变形，易于加工，降低了成本，相对于TFT的驱动形式成本降低至少一个数量级。
上述技术方案的技术效果之五是：通过导线引出连接器，可以将多根导线归集到一起，统一与控制电路进行连接，可方便实现集中控制，且控制方法相对传统TFT的驱动更为简单高效，也更节能。
上述技术方案的技术效果之六是：因为大面积的图形电极控制一种颜色显示，不用变换出渐变颜色，通过不同颜色比例的负电颜料微粒或正电颜料微粒，可以形成丰富的颜色。
上述技术方案的技术效果之七是：预设了图形，虽然不能变化显示，但是可以通过控制这些图形的显示或不现实不显示，来指示功能。在一些功能需求简单的场所，有巨大的应用空间，比如卫生间的维护停用与使用状态的切换，商店营业与非营业状态切换，酒店房间“请勿打扰”指示牌等应用场景。在需要时又非常方便进行内容的编辑和修改，易用性好。
上述技术方案的技术效果之八是：采用电路板做图形电极，生产加工方便，成本低，电路板有一定的结构支持强度，能够支持大幅度显示面积。
上述技术方案的技术效果之九是：采用柔性电路板做图形电极，柔性电路板加工方便，有一定结构强度，同时能变形，可以贴敷在不平整的表面，可以作为汽车外壳表面材料。
上述技术方案的技术效果之十是：电路板的加工属于精密机械加工，过孔工艺不断发展，图形电极片的大小可以越做越小，图形的精度可以越做越精美。
附图说明
图1是一个电子墨水显示装置具体实施例的示意图之一；
图2是一个电子墨水显示装置具体实施例的分解状态示意图；
图3是一个电子墨水显示装置具体实施例的侧视示意图；
图4是一个电子墨水显示装置具体实施例的透视示意图；
图5是一个电子墨水显示装置具体实施例的示意图之二；
图6是一个电子墨水显示装置中导线层的示意图；
图7是一个电子墨水显示装置中图形电极层的示意图；
图8是一个电子墨水显示装置中包括导线引出连接器和导线的示意图；
图9是一个电子墨水显示装置中电子墨水层内部结构实施例之一的示意图；
图10是现有技术中电子墨水显示装置中电子墨水层内部结构示意图之一；
图11是现有技术中电子墨水显示装置中电子墨水层内部结构示意图之二。
具体实施方式
以下结合各附图对本申请内容做进一步详述。
需要说明的是，以下是本发明较佳实施例的说明，并不对本发明构成任何限制。本发明较佳实施例的说明只是作为本发明一般原理的说明。本申请中所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”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设备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。此外，术语“第一”“第二”，以及以阿拉伯数字1、2、3等数字编号的技术特征，以及“A”“B”这样的编号，仅用于描述目的，只是为了说明的方便，并不代表时间或空间上的顺序关系；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”，以及以阿拉伯数字1、2、3等数字编号的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1至图3所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，包括上层透明电极层100、电子墨水层200、图形电极层300、导线层500；上层透明电极层100包括上层透明电极；图形电极层300包括1个或2个或2个以上图形电极片，导线层500包括1个或2个或2个以上图形电极导线，上述图形电极导线与上述图形电极片电信号连接；通过图形电极导线给图形电极引入或关断电压信号，在上述图形电极片与上层透明电极之间形成电场，电场驱动上层透明电极与上述图形电极片之间的电子墨水层变化显示不同的颜色。直接将图形电极层连接到固定的导线，显示装置简单，价格低，单个图形电极的切换，能带动大面积的颜色切换，没有复杂的TFT电路，控制电路也能大幅度地简化。
如图4至图6所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，上述图形电极层包括M排N列图像电极片，上述M或N大于等于2。标号411至标号444是M排N列图像电极片，图中M和N的取值为4；上述图形电极片面积大于或等于1平方厘米。标号511至标号544是图形电极导线。标号411至标号444是M排N列图像电极片。图像电极片还可以如图7所示进行不同图案的组合排列。M排N列图像电极形成大的像素点，多块显示装置可以显示出巨大的，低分辨率的图形。
如图1至图8所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，还包括导线引出连接器600，上述导线引出连接器600与导线层500的导线电信号连接。如图7至图8所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，图中标号710为第一图形电极片710，图中标号720为第二图形电极片720；导线引出连接器600还分别与导线层中的第一导线810和第二导线820电连接，第一导线810用于和第一图形电极片710电连接；第二导线820用于和第二图形电极片720电连接。第一图形电极片710为设定形状的电极片；第二图形电极片720为另一设定形状的电极片，该两种图形电极片对应的电场时序控制组合，可以显示相应的图案组合。根据权利要求1上述的电子墨水显示装置，其特征在于，上述图形电极片包括预制形状的字母、文字、图形和/或数字。预设了图形，虽然不能变化显示，但是可以通过控制这些图形的显示或不显示，来指示功能。在一些功能需求简单的场所，有巨大的应用空间，比如卫生间的维护停用与使用状态的切换，商店营业与非营业状态切换，酒店房间“请勿打扰”指示牌等应用场景。
如果采用电路板工艺加工图形电极片，图形电极片的最小尺寸受限于电路板的加工工艺，最小面积可以做到过孔的外径面积，通过多层板，将不同的图形电极片的连接导线引出，也可以做到较为精细和复杂的图形变化控制。
对于大多数简单图形变化显示的应用，比如电梯控制面板，仪器操控面板等传统段码应用场景，采用电路板工艺加工图形电极片，可以大幅度地降低电子墨水显示装置的生产成本，降低加工难度和缩短加工周期，配合照明，电子墨水显示装置的应用场景，能够大幅度地扩展。
如图1至图8所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，通过导线引出连接器600，可以将多根导线归集到一起，统一与控制电路进行连接。在一些附图中没有展示的一种电子墨水显示装置的实施例中，还包括控制电路板，上述控制电路板与上述导线引出连接器电信号连接。
如图1至图3所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，还包括绝缘层400，上述绝缘层400位于图形电极层300与导线层500之间。虽然可以用单独的导线连接各个图形电极片，但是有了绝缘层，可防止导线之间导通干扰。
如图1至图6所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，图形电极层300、绝缘层300、导线层500由柔性电路板构成；柔性电路板的铜箔层1通过加工形成图形电极层，柔性电路板的铜箔层1通过加工形成导线层，上述导线层的导线通过过孔与图形电极层的图形电极片电连通。柔性电路板，有柔韧性，可以变形，易于加工。柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit简称FPC)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。将柔性电路板与电子墨水层有机组合形成了高性价比的显示解决方案。
如图1至图8所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，上述电子墨水层包括透明微胶囊，上述透明微胶囊内部包括含有带负电的负电颜料微粒和带正电的正电颜料微粒，上述负电颜料微粒或正电颜料微粒包括两种或两种以上颜色。其中正电颜料微粒可以包括两种以上颜色微颗粒；负电颜料微粒也可以包括两种以上颜色微颗粒；由此可以组合出更多种复杂的颜色。因为大面积的图形电极控制一种颜色显示，不用变换出渐变颜色，通过不同颜色比例的负电颜料微粒或正电颜料微粒，可以形成丰富的颜色。
如图1至图9所示的一种电子墨水显示装置的实施例中，上述电子墨水层包括杯状凹槽，上述杯状凹槽内部含有带负电的负电颜料微粒和带正电的正电颜料微粒，上述负电颜料微粒或正电颜料微粒包括两种或两种以上颜色。
本发明虽然根据优选实施例和若干备选方案进行说明和描述，但发明不会被在本说明书中的特定描述所限制。其他另外的替代或等同组件也可以用于实践本发明。

Claims (10)

1.一种电子墨水显示装置，其特征在于，
包括上层透明电极层、电子墨水层、图形电极层、导线层；上层透明电极层包括上层透明电极；图形电极层包括1个或2个或2个以上图形电极片，导线层包括1个或2个或2个以上图形电极导线，所述图形电极导线与所述图形电极片电信号连接；通过图形电极导线给图形电极引入或关断电压信号，在所述图形电极片与上层透明电极之间形成电场，电场驱动上层透明电极与所述图形电极片之间的电子墨水层变化显示不同的颜色。
2.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
所述图形电极片面积大于或等于电路板过孔外径。
3.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
所述图形电极层包括M排N列图像电极片，所述M或N大于等于2。
4.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
还包括图形绝缘层，所述图形绝缘层位于图形电极层与导线层之间。
5.根据权利要求3所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
所述图形电极层、绝缘层、导线层由电路板构成；电路板的铜箔层1通过加工形成图形电极层，电路板的铜箔层1通过加工形成导线层，所述导线层的导线通过过孔与图形电极层的图形电极片电连通。
6.根据权利要求5所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
电路板为柔性电路板；所述图形电极片包括预制形状的字母、文字、图形和/或数字。
7.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
还包括导线引出连接器，所述导线引出连接器与导线层的导线电信号连接。
8.根据权利要求6所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
还包括控制电路板，所述控制电路板与所述导线引出连接器电信号连接。
9.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
所述电子墨水层包括透明微胶囊，所述透明微胶囊内部包括含有带负电的负电颜料微粒和带正电的正电颜料微粒，所述负电颜料微粒或正电颜料微粒包括两种或两种以上颜色。
10.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征在于，
所述电子墨水层包括杯状凹槽，所述杯状凹槽内部含有带负电的负电颜料微粒和带正电的正电颜料微粒，所述负电颜料微粒或正电颜料微粒包括两种或两种以上颜色。
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