CN112147826A - 一种电子彩色纸和制备方法以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示装置技术领域，具体公开了彩色电子纸，包括第一基板和第二基板，设于第一基板和第二基板之间的电致变色层、离子传输层和离子储存层，其中离子传输层位于电致变色层和离子储存层之间；电致变色层包括多个像素单元，像素单元未通电时呈无色透明或显色，通电时显色或变为无色透明，颜色包括三种颜色；第一基板与第二基板相对的面上设有电压控制单元，电压控制单元控制带电粒子从离子储存层穿过离子传输层传输至电致变色层。该电子纸能够实现不同的色阶，得到高对比彩色显示，进一步地，提供彩色电子纸的制备方法，通过喷墨打印制备电致变色层，能够满足微小像素单元的制备。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置技术领域，尤其涉及一种电子彩色纸和制备方法以及显示装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。
电子纸并具有阳光下清晰可视、色调柔和、不自发光、画面不变动时不耗电的电子纸特性，已经在商业化取得了一定的应用，最初为电子标签（零售标牌），目前市场上出现的一般为单色的。
发明人发现现有的电子纸中至少存在如下问题：
采用电致变色的彩色显示电子纸，由于制备工艺限制，其彩色显示只能实现不同显示区域不同颜色的显示，目前还不能实现彩色画面的还原显示。
现有的彩色电子纸显示，其结构中都离不开彩色滤光片（CF），CF光学结构的引入实现了电子纸的彩色显示，但其制备得到的显示器件由于CF的透光率低，其峰值亮度大大降低，不能形成高对比度的色彩显示，并且其像素结构尺寸都偏大。
如何得到一种高对比度不同色阶的电致变色彩色电子纸，将具有重要意义。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种彩色电子纸，以解决彩色电子纸对比度低的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种彩色电子纸，包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板之间设有电致变色层、离子传输层和离子储存层，所述离子传输层位于所述电致变色层和离子储存层之间；
所述电致变色层包括多个像素单元，所述像素单元未通电时呈无色透明或显色，通电时显色或变为无色透明，颜色包括三种颜色；
所述第一基板与第二基板相对的面上设有电压控制单元；或，所述第二基板与第一基板相对的面上设有电压控制单元；
所述电压控制单元控制带电粒子从所述离子储存层穿过离子传输层传输至电致变色层。
进一步地，还包括包括像素界定层，所述像素单元、离子传输层和离子储存层位于所述像素界定层之间，所述像素界定层将各像素单元之间分隔，所述像素界定层将离子传输层分割成块状与所述像素单元一一对应，所述像素界定层将离子储存层分割成块状与所述像素单元一一对应。
进一步地，所述像素界定层的厚度范围为2-30μm。
进一步地，所述像素单元包括电致酸或电致碱，所述电致酸未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色；或者，所述电致碱未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色。
进一步地，所述电致酸或电致碱包括氨基的脲衍生物、罗丹明类酸碱变色材料、2-硝基苯酚、酚酞指示剂材料、甲基酮桥连分子或者甲基酮桥连分子以及TBAPF6的乙腈溶液中的一种或多种。
进一步地，所述像素单元显色时包括黄色、青色和品红三种颜色，所述像素单元按显色时呈黄色、青色和品红依次排列，或者按显色时呈黄色、品红和青色依次排列。
进一步地，所述离子储存层为透明导电薄膜，其材料包括PMMA、PEO、PC、TBAPF6聚合物中的一种或多种。
进一步地，所述离子传输层包括H2Q、BQ或掺杂电解质的聚合物一种或多种。
上述彩色电子纸可以通过调整驱动电压实现不同的色阶，至少能够实现8bit的色阶，能够实现真正的彩色显示。
本发明第二个目的在于提供一种彩色电子纸的制备方法，包括以下步骤：
在TFT基板或ITO基板上通过光刻的方法制备像素界定层；
采用刮涂后减压干燥的工艺依次制备离子储存层和离子传输层；
配制打印墨水，采用显色呈黄色、青色和品红三种颜色的墨水；
通过喷墨打印机在离子传输层上，对像素界定层的像素单元中打印三种墨水，得到电致变色层，其中每个像素格单元包括一种墨水；
在电致变色层上覆盖TFT基板或ITO基板并进行封装。
上述方法通过喷墨打印的方式制备电致变色层，能够制备足够小的像素单元，实现高色阶的显示。
本发明的第三个目的在于提供一种显示装置，包括上述彩色电子纸。
上述显示装置能够实现高色阶的显示。
本发明的有益效果：
本发明提供的彩色电子纸，其电致变色层采用像素界定层进行分割，像素格中依次填充离子储存层、离子传输层、电致变色层，电致变色层采用双稳态电致变色材料，变色前和变色后都能稳定保持其颜色，像素界定层Bank界定的像素格足够小，采用三原色进行组合，通过调整驱动电压实现不同的色阶，至少实现8bit的色阶，得到高对比的彩色显示。进一步地，提供该彩色纸的制备方法，其电致变色层通过喷墨打印制备，能够满足微小像素单元的制备，还提供一种显示装置，能够实现高色阶的显示。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明的电子彩色纸制备流程图；
图2是本发明的实施例的结构示意图；
图3是本发明的实施例电致变色层示意图。
附图标记：
10-第一基板；
20-第二基板；
30-离子传输层；
40-电致变色层；41-像素单元；42-黄色；43-青色；44-品红；
50-离子储存层；
60-像素界定层；
70-电压控制单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，在本发明中涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1为本发明彩色电子纸的制备方法流程图。
请参考图1，具体包括以下步骤：
100、制备像素界定层
在TFT基板或ITO基板上通过光刻的方法或者喷墨打印的方法制备像素界定层Bank，像素界定层Bank用以界定像素单元，本实施例中像素界定层的厚度范围为2-30μm；
200、制备离子储存层
采用刮涂后减压干燥的工艺制备离子储存层，离子储存层又称作对电极层，其主要功能为促使整个器件离子平衡，存储离子和补偿变色反应所需电荷的作用，因此一般离子储存层材料的特征为易氧化还原，没有光学性质变化；
本实施例中的离子储存层为透明导电薄膜，其材料包括PMMA、PEO、PC、TBAPF6聚合物中的一种或多种；
离子储存层的制备也可以通过喷墨打印的工艺进行制备；
300、制备离子传输层
采用刮涂后减压干燥的工艺制备离子传输层，离子传输层主要是传输离子，并阻隔电致变色层和离子储存层之间的电子和变色物质的扩散作用，一般离子传输层材料需要具有离子传输能力高和电子传输能力低的性质；
本实施例中的离子传输层包括H2Q、BQ或掺杂电解质的聚合物一种或多种；
离子传输层的制备也可以通过喷墨打印的工艺进行制备；
400、配制打印墨水
配制打印墨水，采用显色呈黄色、青色和品红三种颜色的墨水；
500、喷墨打印像素单元
通过喷墨打印机在离子传输层上，对像素界定层的像素单元中打印三种墨水，得到电致变色层，其中每个像素单元内包括一种墨水；
像素单元包括电致酸或电致碱，电致酸未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色；或者，电致碱未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色；
电致酸或电致碱包括氨基的脲衍生物、罗丹明类酸碱变色材料、2-硝基苯酚、酚酞指示剂材料、甲基酮桥连分子或者甲基酮桥连分子以及TBAPF6的乙腈溶液中的一种或多种，其中甲基酮桥连分子可以通过调节取代基的种类和位置实现黄，青等不同颜色的电致变色器件；
像素单元显色时包括黄色、青色和品红三种颜色；
600、封装
在电致变色层上覆盖TFT基板或ITO基板并进行封装。
上述实施例的方法通过喷墨打印对电致变色层进行打印制备，获得的像素界定层Bank界定的像素单元足够小，能够实现高色阶的彩色显示。
图2为本发明提供的一种彩色电子纸的实施例结构示意图。
请参考图2，提供的实施例包括相对设置的第一基板10和第二基板20，在第一基板10和第二基板20之间依次设有离子传输层30电致变色层40和离子储存层50。其中电致变色层40包括若干个像素单元41，第一基板10和第二基板20的材料为玻璃或薄膜。
在像素单元41、离子传输层30和离子储存层50位于像素界定层60之间，像素界定层60将各像素单元41之间分隔，像素界定层60将离子传输层30分割成块状与像素单元41一一对应，像素界定层30将离子储存层50分割成块状与像素单元41一一对应。
第一基板10与第二基板20相对的面上设有电压控制单元70，电压控制单元70为ITO或TFT，其作用是控制带电粒子从离子储存层50穿过离子传输层30传输至电致变色层40。
其中像素单元41单个显色时包括黄色、青色和品红三种颜色，如图3所示，本实施例中像素单元41按显色时呈黄色42、青色43和品红44依次排列，在其他实施例中还可以按黄色42、品红44和青色42依次排列。
上述实施例的工作原理为：
像素单元41为电致酸或电致碱，电致酸未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色；或者，电致碱未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色。通电时，电压控制单元70控制带电粒子从离子储存层50穿过离子传输层30传输至电致变色层40，像素单元41中的电致酸或电致碱显色，通过三原色的组合呈现出不同的颜色，并且在断电后仍能够维持稳态，保持颜色；当电压控制单元70控制相反的带电粒子从离子储存层50穿过离子传输层30传输至电致变色层40时，像素单元41中的电致酸或电致碱还原为原本无色的状态，并且能够保持稳定，从而实现双稳态显示。
综上所述，本发明提供的实施例，其电致变色层采用像素界定层进行分割，像素格中依次填充离子储存层、离子传输层、电致变色层，电致变色层采用双稳态电致变色材料，变色前和变色后都能稳定保持其颜色，像素界定层Bank界定的像素格足够小，采用三原色进行组合，通过调整驱动电压实现不同的色阶，至少实现8bit的色阶，得到高对比的彩色显示。该实施例可以避免在彩色电子纸中使用CF滤光的形式进行色彩展现，以及电子纸的光反射密度低，对比度小，不能实现高对比度显示的问题，该实施例可以实现高对比度不同色阶的电致变色光彩色显示，并且能够进行真正彩色画面的展现。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种彩色电子纸，包括第一基板和第二基板，其特征在于，所述第一基板和第二基板之间设有电致变色层、离子传输层和离子储存层，所述离子传输层位于所述电致变色层和离子储存层之间；
所述电致变色层包括多个像素单元，所述像素单元未通电时呈无色透明或显色，通电时显色或变为无色透明，颜色包括三种颜色；
所述第一基板与第二基板相对的面上设有电压控制单元；或，所述第二基板与第一基板相对的面上设有电压控制单元；
所述电压控制单元控制带电粒子从所述离子储存层穿过离子传输层传输至电致变色层。
2.根据权利要求1所述的一种彩色电子纸，其特征在于，还包括包括像素界定层，所述像素单元、离子传输层和离子储存层位于所述像素界定层之间，所述像素界定层将各像素单元之间分隔，所述像素界定层将离子传输层分割成块状与所述像素单元一一对应，所述像素界定层将离子储存层分割成块状与所述像素单元一一对应。
3.根据权利要求2所述的一种彩色电子纸，其特征在于，所述像素界定层的厚度范围为2-30μm。
4.根据权利要求1所述的一种彩色电子纸，其特征在于，所述像素单元包括电致酸或电致碱，所述电致酸未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色；或者，所述电致碱未通电时呈透明无色，遇带电离子显色，遇相反电荷离子时恢复成透明无色。
5.根据权利要求4所述的一种彩色电子纸，其特征在于，所述电致酸或电致碱包括氨基的脲衍生物、罗丹明类酸碱变色材料、2-硝基苯酚、酚酞指示剂材料、甲基酮桥连分子或者甲基酮桥连分子以及TBAPF6的乙腈溶液中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种彩色电子纸，其特征在于，所述像素单元显色时包括黄色、青色和品红三种颜色，所述像素单元按显色时呈黄色、青色和品红依次排列，或者按显色时呈黄色、品红和青色依次排列。
7.根据权利要求1所述的一种彩色电子纸，其特征在于，所述离子储存层为透明导电薄膜，其材料包括PMMA、PEO、PC、TBAPF6聚合物中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种彩色电子纸，其特征在于，所述离子传输层包括H2Q、BQ或掺杂电解质的聚合物一种或多种。
9.一种如权利要求1-8任一所述的彩色电子纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在TFT基板或ITO基板上通过光刻的方法制备像素界定层；
采用刮涂后减压干燥的工艺依次制备离子储存层和离子传输层；
配制打印墨水，采用显色呈黄色、青色和品红三种颜色的墨水；
通过喷墨打印机在离子传输层上，对像素界定层的像素单元中打印三种墨水，得到电致变色层，其中每个像素单元内包括一种墨水；
在电致变色层上覆盖TFT基板或ITO基板并进行封装。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任意所述的彩色电子纸。
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