CN205247022U - 一种无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏，包括基底、触控层和保护膜层；所述基底上间隔设置有凹槽，所述凹槽上设置有像素电极层；所述像素电极层上设置有上石墨烯层和下石墨烯层；所述上石墨烯层和下石墨烯层之间包裹有带电颗粒和溶液；所述基底上设置触控层；所述触控层上设置保护膜层。本实用新型采用独特新颖的无胶囊式电子墨水，不需要传统电子墨水的胶囊包裹，利用基底上呈沟壑状的结构以及双层石墨烯结构所构成的矩形空间为载体，实现屏幕的显示。因此，简化电子墨水的制备流程，降低生产成本；同时，使得显示屏的透光率和清晰度得到了进一步的提升，系统的反应速度更快，显示屏的寿命也得到了延长。

Description

一种无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏

技术领域

本实用新型涉及电子阅读显示屏领域，特别涉及一种无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏。

背景技术

随着科技的发展，计算机技术和因特网技术得到了空前的提升，通过两者浏览资料和读物已经逐渐代替了传统的纸质书籍。但通过计算机和网络获取外界信息，时间长久下来对人们的眼睛和身体的健康都会造成一定的影响，而传统的纸质书籍又由于携带不方便和容易丢失等缺点给人们带来不便。电子书的出现则很好有效的解决了这一难题，其中电子墨水的电子书随着技术的不断成熟且具有不伤眼、能耗低、可大规模生产等优点逐渐被越来越多的人接受。

然而，简单传统的平板式电子墨水阅读器随着人们对生活品质的要求提高，逐渐不能够满足人们的需求，因此一种具有柔性的新型电子墨水阅读器的研发是非常必要的。2004年，关于石墨烯的研究被赋予了诺贝尔奖，同时石墨烯也被评论为能够改变世界的新兴材料，其是一种基于sp2杂化由碳原子组成的蜂窝状单原子厚度二维纳米材料，其具有很多优异的特性，如是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料；导热系数高达5300W/m·K；在常温下电子迁移率超过15000cm²/V·s，都要高于碳纳米管和金刚石；电阻率比铜和银更低，是目前世界上电阻率最小的材料，非常适合做电极材料；几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。目前，石墨烯的这些优异特性被广泛的应用于光学、电学、力学等众多科技领域中，特别是在触控和显示方面。

现有的显示屏技术，透明导电层主要为ITO，这种材料的柔性较差，色泽偏黄，显示屏的透光率和清晰度不足，由于是一种氧化铟锡材料，材料资源少，不环保，还有就是产品的制备流程繁琐复杂。因此，需要研究一种新型的柔性石墨烯电子墨水显示屏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种柔性石墨烯电子墨水显示屏来解决目前市场上电子墨水显示屏的柔性弯曲问题。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型提供的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏，包括基底、触控层和保护膜层；所述基底上间隔设置有凹槽，所述凹槽上设置有像素电极层；所述像素电极层上设置有上石墨烯层和下石墨烯层；所述上石墨烯层和下石墨烯层之间包裹有带电颗粒和溶液；所述基底上设置触控层；所述触控层上设置保护膜层。

进一步，所述触控层包括第一PET薄膜层、第一OCA胶层和石墨烯透明导电层；所述第一PET薄膜层设置于上石墨烯层上；所述第一PET薄膜层上设置有第一OCA胶层；所述第一OCA胶层上设置石墨烯透明导电层。

进一步，所述保护膜层包括第二PET薄膜层、第二OCA胶层和柔性保护膜；所述第二PET薄膜层设置于石墨烯透明导电层上；所述第二OCA胶层设置于第二PET薄膜层上；所述柔性保护膜设置于第二OCA胶层上。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用独特新颖的无胶囊式电子墨水，不需要传统电子墨水的胶囊包裹，利用基底上呈沟壑状的结构以及双层石墨烯结构所构成的矩形空间为载体，实现屏幕的显示。因此，使得电子墨水的制备繁琐制备流程得到了大大的简化，生产成本得到了降低；同时，由于没有电子墨水的外部胶囊和石墨烯的优异光学、电学特性，使得显示屏的透光率和清晰度得到了进一步的提升，系统的反应速度更快，显示屏的寿命也得到了延长；且石墨烯是一种绿色环保的新材料，符合国家的绿色环保战略发展要求。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型实施例提供的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏。

图2为本实用新型实施例提供的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏弯曲状态示意图。

图3为本实用新型实施例提供的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏制备流程图。

图中，1为基底、2为凹槽、3为上石墨烯层、4为下石墨烯层、5为带电颗粒、6为第一PET薄膜层、7为第一OCA胶层、8为石墨烯透明导电层、9为第二PET薄膜层、10为第二OCA胶层、11为柔性保护膜。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图所示，本实用新型提供的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏，包括基底1、触控层和保护膜层；所述基底上间隔设置有凹槽2，所述凹槽2上设置有像素电极层；所述像素电极层上设置有上石墨烯层3和下石墨烯层4；所述上石墨烯层3和下石墨烯层4之间包裹有带电颗粒5和溶液；所述基底上设置触控层；所述触控层上设置保护膜层。

所述触控层包括第一PET薄膜层6、第一OCA胶层7和石墨烯透明导电层8；所述第一PET薄膜层6设置于上石墨烯层8上；所述第一PET薄膜层6上设置有第一OCA胶层7；所述第一OCA胶层上设置石墨烯透明导电层。

所述保护膜层包括第二PET薄膜层9、第二OCA胶层10和柔性保护膜11；所述第二PET薄膜层设置于石墨烯透明导电层上；所述第二OCA胶层设置于第二PET薄膜层上；所述柔性保护膜设置于第二OCA胶层上。

实施例2

本实施例提供的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏制备流程如下所示：

步骤a为所需的基底材料，通过刻蚀或压印的方法在基底材料上刻蚀或压印出所需要的三维结构，其中三维结构为向下凹的矩形结构,其矩形长度为180微米，凹槽深度为1.5微米，其能够给予带点颗粒提供一个存在空间，同时能够给予整个显示屏以更大的弯曲柔性度；

步骤b为经过刻蚀后的基底材料，并在其三维结构上引入电极像素层；

步骤c为在有像素电极层的三维结构基底上引入柔性石墨烯材料，其中石墨烯是完全复形在有像素点基层的三维结构基底上的；

步骤d为将制备好的电子墨水引入到三维结构的凹矩形结构中，其中在三维结构中的电子墨水仅为带点颗粒和溶液，没有传统电子墨水的外胶囊；

步骤e为在涂布好电子墨水层的三维结构基底上引入柔性石墨烯透明导电层，石墨烯透明导电层是以柔性PET衬底为基材；

步骤f为完整的新型柔性石墨烯电子墨水显示屏示意图，在步骤e的基础上通过利用OCA胶合，在胶合一层以PET柔性材料为基底的石墨烯层，作为整个柔性石墨烯电子墨水显示屏的触控部分。最后，再加一层高透明的柔性保护膜。

本实施例中的柔性基底是起到承载整个电子墨水显示屏结构的作用；

本实施例中的像素电极层是根据接收到的信号转化成驱动电子墨水在显示屏上显示数据的一种结构基底，其中电极像素层的像素越高，显示屏的分辨率越好；像素电极层上的石墨烯层是主要起到保护和隔离像素电极层的作用，由于该结构所用的电子墨水是无胶囊的，其中的带电颗粒和溶液在长时间会对像素电极层照成一定的腐蚀和影响，而石墨烯能够提供一个很好的隔离和保护的作用，且石墨烯具有超高的导电性，并不影响像素电极层和整体系统的运行；

本实施例中的电子墨水是一种包括带电颗粒状物体和溶液的混合物质，能够根据电信号的变化在屏幕上显示不同的数据。其中，该结构中电子墨水不同于传统的包裹有带电颗粒状物体的透明微胶囊型的电子墨水；

本实施例中的柔性石墨烯透明导电层：同电极像素层的作用相同，将接收到的信号转化成驱动电子墨水显示数据的电信号的作用，替代了传统的ITO材料，使显示屏具有更好的柔性度、清晰度和响应率，并且石墨烯材料属于绿色环保的新型材料。其中石墨烯是附着在柔性PET材料上；柔性PET材料是用来保护石墨烯，另一方面作为一种柔性的石墨烯材料基底；显示屏触控层是在整个结构中起触摸控制的作用；最上层的柔性保护膜是起到保护显示屏的作用。

本实施例分别采用了无胶囊式电子墨水、三维沟壑式立体结构和采用了柔性石墨烯材料。其中无胶囊式电子墨水：所述无胶囊式电子墨水是利用三维沟壑式立体结构和石墨烯的配合来实现的。利用无胶囊式电子墨水的上下两层石墨烯来对电子墨水的带电颗粒和溶液进行包裹，其中石墨烯具有保护和隔离像素电极层的效果，大大简化了在电子墨水制备工艺方面的繁琐流程，间接的降低了生产成本和生产时间；由于没有胶囊外层，显示屏的透光率和清晰度也得到了巨大的提升，且石墨烯的超高导电性和带电颗粒的直接接触，使得显示屏的响应速率更快；同时，由于电子墨水为无胶囊式，并不存在胶囊破裂和损坏等问题，因此可以大大减小电子墨水破损后对显示屏的影响，进而延长了电子墨水显示屏的使用寿命。

三维沟壑式立体结构：所述三维沟壑式立体结构为上面图中所示的矩形凹陷式结构，这种三维沟壑式立体结构在柔性和拉伸方面都要优异于传统的二维平面结构，在拉伸方面，由于矩形的表面积要大于二维平面结构，因此其拉伸的距离要远远超过平面结构，且在拉伸的过程中不容易受拉力的作用而出现断裂和破损的情况；在柔性弯曲方面，三维沟壑式立体结构超大的表面积提供了在弯曲过程中发生形变的空间，使得每个矩形内都承受了弯曲力，且形变的范围照比二维平面结构要更大，而二维平面结构在弯曲时，平面上某个点的弯曲力过大时，可能会导致结构的断裂和损坏。同时，三维沟壑式立体结构还为无胶囊式电子墨水提供了一个稳定的固定点，使得在显示过程中更加准确。因此，三维沟壑式立体结构优于传统的二维平面结构。

柔性石墨烯材料：石墨烯是新材料，其超高的导电性、透光率、机械性能和柔性都非常适合用于光学器件和电学器件。利用石墨烯代替传统的ITO，众所周知ITO是一种铟锡氧化物，资源比较少成本较高，且不环保；而石墨烯是一种碳元素的同素异形体，资源非常多，成本低且非常环保，是一种新型的绿色材料。石墨烯超高的导电性、透光率、机械性能和柔性非常适合应用在显示屏。相比ITO，柔性石墨烯电子墨水显示屏的透光率更高，清晰度更好，不会有ITO发黄的效果；石墨烯的机械性和柔性非常好，显示屏可以做成柔性可弯曲的效果，这是硬且脆的ITO所不能的；石墨烯的电导率要远远优越于ITO，用来做为导电材料和电极可以给予显示屏更高更快的响应率。同时，在本发明中采用的双层石墨烯结构，由于采用的是无胶囊式电子墨水，随着时间的延长会对像素电极造成一定的腐蚀和影响，因此双层石墨烯结构不仅仅可以起到电极的作用，还充当了一个保护和隔离像素电极的作用。

本实施例使用石墨烯薄膜等新型透明导电材料，可简化驱动电路、增加显示效果、使具有可绕曲功能；使用0.5～50um超薄高分子基材，可减小电子墨水屏厚度，减轻重量，增强显示效果，提高耐摔性；背电极透明导电材料由金属引线引出，IC绑定在金属引线上，这样特别的结构处理，可增加绑定区域的可靠性；制程中使用激光刻蚀工艺图形化背电极，效率高，投入小。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型所限定的精神和范围。

Claims (3)

1.一种无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏，其特征在于：包括基底、触控层和保护膜层；所述基底上间隔设置有凹槽，所述凹槽上设置有像素电极层；所述像素电极层上设置有上石墨烯层和下石墨烯层；所述上石墨烯层和下石墨烯层之间包裹有带电颗粒和溶液；所述基底上设置触控层；所述触控层上设置保护膜层。

2.根据权利要求1所述的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏，其特征在于：所述触控层包括第一PET薄膜层、第一OCA胶层和石墨烯透明导电层；所述第一PET薄膜层设置于上石墨烯层上；所述第一PET薄膜层上设置有第一OCA胶层；所述第一OCA胶层上设置石墨烯透明导电层。

3.根据权利要求1所述的无胶囊式柔性石墨烯电子墨水显示屏，其特征在于：所述保护膜层包括第二PET薄膜层、第二OCA胶层和柔性保护膜；所述第二PET薄膜层设置于石墨烯透明导电层上；所述第二OCA胶层设置于第二PET薄膜层上；所述柔性保护膜设置于第二OCA胶层上。