CN103955011A - 一种具有高亮度漫反射体的显示结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高亮度漫反射体的显示结构，所述显示结构包括面板玻璃、显示层、基底玻璃，其中，在基底玻璃下设置有高亮度漫反射聚合物薄膜材料，面板玻璃、显示层、基底玻璃以及漫反射聚合物薄膜材料按顺序层叠。以及公开了一种基于所述显示结构的电湿润显示结构、一种in-cell型的电湿润显示结构以及以上显示结构的制造方法。本发明的显示结构和制造方法在平板显示结构的基底下或显示层下放置具有高亮度的漫反射聚合物薄膜作为漫反射层或反射体，以提供所需的接近纸的漫反射和对比度。较真空镀膜的工艺更简单，且规避了昂贵的真空镀膜工艺，极大的降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示结构，特别地涉及一种具有高亮度漫反射体的显示结构。
背景技术
目前，用于文字、图像、视频以及交互界面的显示单元一般采用平板显示结构，在这一领域中，广泛使用的有，例如，微流控显示系统(Electro fluidic display system，EFD)、电泳显示系统（Electrophoretic display system）、平面转换（In-Plane-Switching， IPS）、电渗透显示系统（Elctro-osmosis display system），以及液晶显示LCD等。其中的一部分显示结构采用反射式显示，例如，应用于电子墨水（E ink）或电子纸的EFD。EFD也可称为电湿润显示（Electrowetting display），电润湿是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。所谓润湿是指固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。抗水表面的湿润效果可以使用电压来改变（故名电润湿），令表面变得更亲水（湿润）。由于原先疏水的表面现在变得更吸水，原先与疏水表面良好接触的惰性液体，例如油层，不得不改变其形式。这种界面属性控制是电润湿应用的基础。关于电湿润显示原理的应用，在专利WO03071347，以及在出版物《自然》的425383385发表的内容中有详细的描述，其原理性的结构图如图1所示，当在电极上施加一电压V时，电荷在水层的下表面积累，然后其静电力Fel克服电容力Fcap击穿油层，覆盖基底上的疏水性涂层，使水层在电压的作用下与原本疏水的涂层接触。通过进一步增加电压，可将击穿的油层往像素区域的一角推挤。如果消除电压，被压缩的油将返回至在施加电压之前的状态。
相比其他显示技术，EFD显示技术及其结构具有许多优势，因为其同时具有高光电效率和切换速度。EFD单元本质上是一个可变光圈滤光器。在电压驱动的开启状态下，其视觉外观取决于在彩色油层消退时显示的反射材料。良好的反射材料，可为显示单元提供较好的漫反射效果，以还原用户在纸上阅读的拟真效果，同时，还提供较好的对比度。
现有的电子纸中，实现透明的EPD需要横向驱动原理，在透明显示器中通常采用Al、Ag镀膜施加在底层玻璃上，形成镜面或反射面，与纸差别大。
而目前市场上的实现纸质拟真效果的显示屏包括索尼、亚马逊kindle等的称为电子墨水或电子纸显示屏，其基于电泳显示（EPD）原理，且一般都是基于EPD的垂直或纵向驱动原理，即实现为反射式（非透明）显示系统。其纸张效果通过在基底采用真空镀膜工艺，例如通过喷射TiO2颗粒形成镀膜实现。尽管TiO2镀膜的目的是尽量接近纸张的效果，但其反射率低，对比度不高，且成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术问题的缺陷，提供一种具有高亮度漫反射体的显示结构以及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
根据本发明的一个方面，提出了一种具有高亮度漫反射体的显示结构，所述显示结构包括面板玻璃、显示层、基底玻璃，其中，在基底玻璃下设置有反射体，面板玻璃、显示层、基底玻璃以及漫反射聚合物薄膜材料按顺序层叠，其中所述反射体为漫反射聚合物薄膜材料。
优选地，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，其厚度设置为175um-350um。
优选地，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
优选地，所述基底玻璃设置得足够薄以减小显示层和反射体之间的光程；所述基底玻璃与漫反射聚合物薄膜材料之间设置有粘合层，其用于将漫反射聚合物薄膜材料粘合到所述显示结构的基底侧，所述粘合层的光学特性适配为使入射光线和出射光线穿透所述粘合层。
根据本发明的另一方面，提出了一种电湿润显示结构，所述电湿润显示结构与前述的具有高亮度漫反射体的显示结构相近，其中，所述显示层为EFD切换层。
根据本发明的再一方面，提出了一种电湿润显示结构，所述显示结构包括前面板、EFD切换层和反射体，前面板、EFD切换层和反射体按顺序层叠，其中所述前面板包括面板玻璃或薄膜，所述反射体为基于PET的漫反射聚合物薄膜材料。
优选地，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
根据本发明的再一方面，提出了一种具有高亮度漫反射体的显示结构的制造方法，其包括以下步骤：在一基底玻璃上设置显示层；在所述显示层上设置面板玻璃；在基底玻璃远离所述显示层的一侧设置一粘合层；在所述粘合层远离基底玻璃的一侧设置一反射体，其中，所述反射体为漫反射聚合物薄膜材料，所述粘合层的光学特性适配为使入射光线和出射光线穿透所述粘合层。
优选地，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，其厚度设置为175um-350um，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
根据本发明的再一方面，提出了一种电湿润显示结构的制造方法，包括以下步骤：在一作为反射体的漫反射聚合物薄膜上设置EFD切换层；直接在EFD切换层上设置面板玻璃，或通过溶液制程直接在EFD切换层上加工前面板薄膜；其中，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
根据本发明的显示结构和制造方法可用于任何非透明式显示技术，包括但不限于电湿润显示系统、微流控显示系统、电泳显示系统、平面转换显示、电渗透显示系统，以及液晶显示。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：
根据本发明的显示结构和制造方法，在现有的显示结构的基底下放置一漫反射的聚合物薄膜作为反射体，以提供所需的接近纸的漫反射和对比度。在透明显示板后面，或基底背面集成含有漫反射颗粒的聚合物薄膜，这样实现了完全继承传统纸张的电子显示屏，通过适当的配置，可使该薄膜材料反射高至93%的环境光，这比纸张（约80%）高的多。与现有的采用真空镀膜工艺，例如施加TiO2镀膜相比，本发明所采用的制作工艺较真空镀膜简单得多，规避了昂贵的真空镀膜工艺，极大的降低了制作成本。
附图说明
以下结合附图，对本发明的实施例进行详细的描述：
图1所示为EFD显示结构的原理示意图；
图2所示为根据本发明的一实施例的显示结构的示意图；
图3所示为根据本发明的另一实施例的显示结构的示意图；
图4所示为根据本发明的再一实施例的显示结构的示意图。
具体实施方式
如图2所示，为根据本发明的具有高亮度漫反射体的显示结构的一实施例，所述显示结构包括面板玻璃1、显示层2、基底玻璃3。在现有的反射式显示技术中，为得到漫发射效果，需在基底玻璃3下再设置一漫反射层，或朗伯反射体材料。而在本实施例中，在基底玻璃3下设置漫反射聚合物薄膜材料4，面板玻璃1、显示层2、基底玻璃3以及漫反射聚合物薄膜材料4按顺序层叠。所述漫反射聚合物薄膜用作反射体并设置为使入射光线5产生漫反射。为了提高耐用性和可靠性，优选地，所述的聚合物薄膜材料要求透光度小，即具有足够的厚度，另外，具有一定的物理强度，例如具有足够耐磨和耐撕拉强度，以满足工艺制程的需要，以及，需要满足反射式显示，例如电子纸所需要的对比度和漫反射。
为了获得良好的漫反射效果，以及足够的对比度，以实现接近纸张的观看效果，作为一实例，所述漫反射聚合物薄膜材料4采用Melinex 329、Melinex 339材料，或具有极高的漫反射的薄膜材料，Melinex材料基于PET，填充有漫反射微粒，例如BaTiO3。他们可反射高至93%的环境光，这比纸张（约80%）高的多，由此实现高亮度的漫反射。作为反射体，薄膜厚度可以为175-350um，优选地采用175或350um的厚度，这样会比一般的纸张厚，而这是光学特性提高的原因之一。
如图3所示，为根据本发明的具有高亮度漫反射体的显示结构的另一实施例，在显示层2处于透光的“开”状态下，入射光线5穿过面板玻璃1、显示层2和基底玻璃3，然后在反射体，即漫反射聚合物薄膜材料4的表面产生反射，其出射光线6再经原光路射出至面板玻璃1外。在所述的显示结构中，需要解决的关键问题是缩小显示层2和反射体之间的间隔，以提高具有外部薄膜材料反射体的平板显示结构的光学效率。如果间隔太大，不同介质间的折射效果将会变得明显，从而会由于折射产生的光学畸变限制显示的有效分辨率，以及显示的精细度。因此，根据所需的显示分辨率或精细度，本实施例在前一实施例的基础上，将基底玻璃3加工得更薄，这样可以减小显示层2和反射体之间的光程。例如，将显示结构的基底玻璃3厚度优选地设置为小于0.5mm，更优选地设置为小于0.2mm。
为了进一步提高光学性能，可以使用具有合适的光学特性的粘合层7，将纸质反射体粘合到所述显示结构的基底侧。在前述实施例的基础上，所述基底玻璃3与漫反射聚合物薄膜材料4之间设置有粘合层7，其用于将漫反射聚合物薄膜材料4粘合到所述显示结构的基底侧。所述粘合层7的光学特性适配为使入射光线5和出射光线6穿透所述粘合层7。
根据本发明的再一方面，提出了一种具有高亮度漫反射体的显示结构的制造方法，包括以下步骤：在一基底玻璃3上设置显示层2；在所述显示层2上设置面板玻璃1；在基底玻璃3远离所述显示层2的一侧设置一粘合层7；在所述粘合层7远离基底玻璃3的一侧设置一漫反射聚合物薄膜材料4，其中所述粘合层7的光学特性适配为使入射光线5和出射光线6穿透所述粘合层7。例如，可将所述基底玻璃3的厚度设置为小于0.5mm，更优选地设置为小于0.2mm。优选地，所述漫反射聚合物薄膜材料4用作反射体并设置为使入射光线5产生漫反射。
上述的根据本发明的具有高亮度漫反射体的显示结构均可应用于各种平板显示结构，特别是反射型显示结构和/或柔性显示结构。基于电湿润显示单元的显示原理、机械特性和加工制程，根据本发明的具有高亮度漫反射体的显示结构尤其适用于电湿润显示单元。
如图4所示，为根据本发明的具有高亮度漫反射体的电湿润显示结构，其具体层叠结构与上述的具有高亮度漫反射体的显示结构相近，在所述电湿润显示结构中，所述显示层2为EFD切换层9，关于EFD切换层9的具体结构的实例可参考图1所示。实际上，本发明的显示结构可以很好的与电湿润显示技术配合，以提供极佳的像纸一样的显示效果。
根据本实施例，聚合物薄膜反射体应用于所述电湿润显示结构的进一步优点是，其前面板可以直接在作为反射体的聚合物薄膜上加工，这样的聚合物薄膜结构可称为in-cell型漫射体（diffuser），总体结构可称为in-cell型电湿润显示结构。前面板部分可包括面板玻璃1或前面板薄膜8，以及EFD切换层9。这样的前面板部分的前面板薄膜8可基于溶液制程制造，以及可采用对于工艺过程使用的液体为惰性的且在工艺温度下性质稳定的薄膜材料，例如可采用Melinex 329 或Melinex 339。简化后的光学堆叠结构如图4所示。
这个结构是非常高效的，因为此时反射体直接地邻近于切换光学层。标准PET在高至约120度摄氏度下仍具有良好的尺寸稳定性。Dupont Teijin公司公布了新型的热稳定级别的PET，其可以低受高至180摄氏度的工艺温度。在需要更高工艺温度的情况中，可以使用PEN基底，其成本较高，但可投入商用。
根据本发明的显示结构和制造方法可用于任何非透明式显示技术，包括但不限于电湿润显示系统、微流控显示系统、电泳显示系统、平面转换显示、电渗透显示系统，以及液晶显示。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。即使个别的技术特征在不同的权利要求中引用，本发明还可包含共有这些特征的实施例。
Claims (10)
1.一种具有高亮度漫反射体的显示结构，其特征在于，所述显示结构包括面板玻璃、显示层、基底玻璃，其中，在基底玻璃下设置有反射体，面板玻璃、显示层、基底玻璃以及漫反射聚合物薄膜材料按顺序层叠，其中所述反射体为漫反射聚合物薄膜材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有高亮度漫反射体的显示结构，其特征在于，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，其厚度设置为175um-350um。
3.根据权利要求2所述的一种具有高亮度漫反射体的显示结构，其特征在于，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
4.根据权利要求1所述的一种具有高亮度漫反射体的显示结构，其特征在于，所述基底玻璃设置得足够薄以减小显示层和反射体之间的光程；所述基底玻璃与漫反射聚合物薄膜材料之间设置有粘合层，其用于将漫反射聚合物薄膜材料粘合到所述显示结构的基底侧，所述粘合层的光学特性适配为使入射光线和出射光线穿透所述粘合层。
5.一种电湿润显示结构，其特征在于，所述电湿润显示结构使用如权利要求1-5任一项所述的具有高亮度漫反射体的显示结构，其中，所述显示层为EFD切换层。
6.一种电湿润显示结构，其特征在于，所述显示结构包括前面板、EFD切换层和反射体，前面板、EFD切换层和反射体按顺序层叠，其中所述前面板包括面板玻璃或薄膜，所述反射体为基于PET的漫反射聚合物薄膜材料。
7.根据权利要求6所述的一种电湿润显示结构，其特征在于，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
8.一种具有高亮度漫反射体的显示结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在一基底玻璃上设置显示层；在所述显示层上设置面板玻璃；在基底玻璃远离所述显示层的一侧设置一粘合层；在所述粘合层远离基底玻璃的一侧设置一反射体，其中，所述反射体为漫反射聚合物薄膜材料，所述粘合层的光学特性适配为使入射光线和出射光线穿透所述粘合层。
9.根据权利要求8所述的一种具有高亮度漫反射体的显示结构的制造方法，其特征在于，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，其厚度设置为175um-350um，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
10.一种电湿润显示结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在一作为反射体的漫反射聚合物薄膜上设置EFD切换层；直接在EFD切换层上设置面板玻璃，或通过溶液制程直接在EFD切换层上加工前面板薄膜；其中，所述漫反射聚合物薄膜材料为基于PET的材料，所述漫反射聚合物薄膜材料填充有漫反射微粒，其设置为使入射光线产生漫反射。
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