一种基于超表面的彩色电子纸显示装置制造方法及图纸

一种基于超表面的彩色电子纸显示装置，包括相对间隔设置的第一基板、第二基板，第一电极层和第二电极层，第一电极层上设有超表面滤光层，超表面滤光层和第二电极之间设有电泳介质层，超表面滤光层包括微纳颗粒层，微纳颗粒层包括周期排列的颗粒结构，电泳介质层包括分散剂和黑色电泳粒子；黑色电泳粒子带正电或者负电，在第一电极层和第二电极层上分别施加极性相反的电压，使得黑色电泳粒子能够吸附在超表面滤光层上或者远离超表面滤光层。本发明专利技术提供的基于超表面的彩色电子纸显示装置，通过引入超表面滤光层，利用超表面单元阵列结构控制自然光的反射谱实现滤光效果，同时提高反射出射率和降低角度敏感性。射率和降低角度敏感性。射率和降低角度敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的彩色电子纸显示装置


[0001]本专利技术涉及一种显示装置，特别是涉及一种彩色电子纸显示装置。

技术介绍

[0002]电子纸以电泳显示技术为主，由于其与普通的纸张显示效果十分接近，具有高对比、广视角度、低能耗以及阅读的高舒适性等性能，广泛应用于多个领域。
[0003]电泳显示技术是一种具有双稳态的反射式电子纸显示技术，由于在显示时无需保持驱动，具有超低功耗的优点，应用前景广泛。现有的电子纸产品通常利用对环境光的朗伯反射实现显示功能。为了进一步提高显示亮度和显示对比度，例如中国专利技术专利公开号为CN110928098A，采用高反射率材料作为光学增强层，并利用不同特性的电泳粒子实现暗态和亮态的同时显示，同时对暗态区域和亮态区域实现了细节显示。但是该电子纸显示结构，只能实现黑白灰度显示功能，无法显示彩色。
[0004]电泳墨水粒子是通过粒子的正负电性和施加电压方向来驱动墨水粒子上升或下降到电极表面的。要实现彩色显示，则需要分开更多相同电性不同颜色的粒子，因此可能增长画面刷新时间，影响使用效果。中国专利技术专利公开号CN110322844A提出了一种实现彩色电泳显示的方法，控制彩色EPD像素单元的三个子像素单元，通过混色实现彩色显示，缩短彩色电子纸的画面刷新时间。
[0005]此外，通过彩色滤光膜实现彩色电子纸显示是一种较为成熟且适合量产的方案，该方案与LCD的显示原理基本相同。但由于彩色滤光膜会滤掉较多的环境光，此类方法实现的电子纸颜色较为暗淡，显色效果难以达到要求。例如中国专利技术专利申请公开号CN110568691A的公开文本，提供了一种在彩色滤光片子像素上设计多种样式结构的方案，由此可以提高彩色滤光片的光穿透量和反射量。中国专利技术专利申请公开号CN112198732A的公开文本，提供了一种采用微纳结构增透层来提高反射光出射率和降低电子纸角度敏感性的方案，通过调节微纳结构的高度、占空比和周期等结构参数，可以有效提高彩色电子纸的显色度，增强显色效果。但是，受到滤光原理的限制，一个显示像素中的不同颜色滤光膜之间不可存在重叠，由此导致单位显示面积的像素数目较少，无法实现高分辨率显示。因此，开发自身具有波长选择特性、无需彩色滤光膜即可实现彩色显示的电子纸技术显得十分必要。目前，无需彩色滤光膜的彩色显示技术主要有胆甾相液晶电子纸、光子晶体显示、电致变色显示技术等。中国专利技术专利申请公开号CN111562697A公开文本提供了一种能够弥补胆甾相液晶在长波广谱区域反射率低缺点的方法，为彩色电子纸显示的成本问题、色域问题和刷新速率问题等提供了解决方案。
[0006]然而，现有的彩色电子纸显示结构通常结构较为复杂，其中彩色滤光片滤光单元的加工需要通过精细金属掩膜进行材料沉积。由于沉积过程中的阴影效应，这种加工方法限制了滤光单元尺寸的缩小；而大尺寸精细金属掩膜的下垂效应也限制了总体显示尺寸的增加。因此，传统的彩色滤光片存在显示分辨率较低、细节显示效果较差、显示尺寸受限等问题，影响用户的使用体验。

技术实现思路

[0007]为了克服
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提供了一种基于超表面的彩色电子纸显示装置，该电子纸显示装置不但能够实现彩色显示，而且分辨率高、尺寸小巧。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种基于超表面的彩色电子纸显示装置，
[0009]包括相对间隔设置的第一基板、第二基板，所述第一基板和第二基板相对的面上分别设有第一电极层和第二电极层，其特征在于：
[0010]所述第一电极层向着第二电极层的面上设有超表面滤光层，所述超表面滤光层和所述第二电极之间设有电泳介质层，所述超表面滤光层包括微纳颗粒层，所述微纳颗粒层包括周期排列的颗粒结构，所述颗粒结构朝向所述电泳介质层设置，所述电泳介质层包括分散剂和黑色电泳粒子；
[0011]所述黑色电泳粒子带正电或者负电，在所述第一电极层和第二电极层上分别施加极性相反的电压，使得所述黑色电泳粒子能够吸附在超表面滤光层上或者远离所述超表面滤光层。
[0012]优选地，所述黑色电泳粒子的尺寸应当小于等于颗粒结构的周期减去颗粒结构的外径尺寸。
[0013]优选地，所述黑色电泳粒子的尺寸为10nm
‑
500nm。
[0014]优选地，所述第一基板和第二基板上划分形成多个像素单元，所述超表面滤光层对应多个像素单元设有多个滤光单元，所述滤光单元包括至少一个反射红光的第一子滤光单元、至少一个反射绿光的第二子滤光单元和至少一个反射蓝光的第三子滤光单元。
[0015]优选地，所述第一子滤光单元的反射波长在580nm～780nm，其对应的颗粒结构的阵列周期为300nm～500nm，其中颗粒结构的高度或者深度为50nm～200nm，颗粒结构的外径尺寸最小为20nm，最大小于等于周期大小；
[0016]所述第二子滤光单元的反射波长在500nm～580nm，其对应的颗粒结构的阵列周期为200nm～400nm，颗粒结构的高度或深度为50nm～200nm，外径尺寸最小为20nm，最大小于等于周期大小；
[0017]所述第三子滤光单元的反射的波长在420nm～500nm，其对应的颗粒结构的阵列周期为100nm～300nm，颗粒结构的高度或深度为50nm～200nm，外径尺寸最小为20nm，最大小于等于周期大小。
[0018]优选地，所述电泳介质层还包括分散剂，所述分散剂为透明材料；
[0019]所述黑色电泳粒子的材料为碳、硅、黑色染料涂覆的聚合物和黑色染料涂覆的液晶分子中的至少一种；
[0020]所述黑色染料为炭黑、氧化铁黑、铜铬黑、铁铬黑和苯胺黑中的至少一种；
[0021]所述黑色染料涂覆的聚合物中的聚合物为聚亚酰胺(Polyimide,PI)、聚对苯二甲酸类(Polyethylene terephthalate,PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalene
‑
2,6
‑
dicarboxylate,PEN)中的至少一种；
[0022]所述黑色染料涂覆的液晶分子中的液晶分子，为向列相液晶、近晶相液晶、胆甾相液晶、蓝相液晶和铁电性液晶等中的至少一种。
[0023]优选地，所述颗粒结构为柱形凸起结构或者柱形凹孔结构。
[0024]优选地，所述颗粒结构的材料为金属材料或者电介质材料中的至少一种，并且为
在可见光波段激发局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)的材料。例如，所述金属材料为金、银、铜、或铝，所述电介质材料为硅、氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或氧化锌。
[0025]优选地，所述第一基板和第二基板上划分形成多个像素单元，第一电极层和第二电极层对应各个像素单元具有开关电极，所述像素单元包括至少一个红色子像素单元，至少一个绿色子像素单元和至少一个蓝色子像素单元，子滤光单元与子像素单元对应设置。
[0026]优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的彩色电子纸显示装置，包括相对间隔设置的第一基板(1)、第二基板(6)，所述第一基板(1)和第二基板(6)相对的面上分别设有第一电极层(2)和第二电极层(5)，其特征在于：所述第一电极层(2)向着第二电极层(5)的面上设有超表面滤光层(3)，所述超表面滤光层(3)和所述第二电极(5)之间设有电泳介质层(4)，所述超表面滤光层(3)包括微纳颗粒层(32)，所述微纳颗粒层(32)包括周期排列的颗粒结构(321)，所述颗粒结构(321)朝向所述电泳介质层(4)设置，所述电泳介质层(4)包括分散剂(41)和黑色电泳粒子(42)；所述黑色电泳粒子(42)带正电或者负电，在所述第一电极层(2)和第二电极层(5)上分别施加极性相反的电压，使得所述黑色电泳粒子能够吸附在超表面滤光层(3)上或者远离所述超表面滤光层(3)。2.如权利要求1所述的基于超表面的彩色电子纸显示装置，其特征在于：所述黑色电泳粒子(42)的尺寸应当小于等于颗粒结构的周期减去颗粒结构的外径尺寸。3.如权利要求2所述的基于超表面的彩色电子纸显示装置，其特征在于：所述黑色电泳粒子(42)的尺寸为10nm
‑
500nm。4.如权利要求1所述的基于超表面的彩色电子纸显示装置，其特征在于：所述第一基板和第二基板上划分形成多个像素单元，所述超表面滤光层(3)对应多个像素单元设有多个滤光单元(33)，所述滤光单元包括至少一个反射红光的第一子滤光单元(331)、至少一个反射绿光的第二子滤光单元(332)和至少一个反射蓝光的第三子滤光单元(333)。5.如权利要求4所述的基于超表面的彩色电子纸显示装置，其特征在于：所述第一子滤光单元(331)的反射波长在580nm～780nm，其对应的颗粒结构的阵列周期为300nm
‑
500nm，其中颗粒结构的高度或者深度为50nm
‑
200nm，颗粒结构的外径尺寸最小为20nm，最大小于等于周期大小；所述第二子滤光单元(332)的反射波长在500nm～580nm，其对应的颗粒结构的阵列周期为200nm
‑
400nm，颗粒结构的高度或深度为50nm
‑
200nm，外径尺寸最小为20nm，最大小于等于周期大小；所述第三子滤光单元(333)的反射的波长在420nm～500nm，其对应的颗粒结构的阵列周期为100nm
‑
300nm，颗粒结构的高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：马耀光，刘逸天，王畅，雷姚远，郑臻荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：