一种三维混色电子纸制造技术

一种三维混色电子纸，包括与驱动电极连接的三基色结构和背景结构，三基色结构包括单一基色结构和两种基色结构，单一基色结构和两种基色结构呈两层重叠结构，背景结构为黑白切换层，黑白切换层置于三基色结构的下面。本实用新型专利技术与现有技术相比的有益效果是：能增加单个像素的亮度，使黑色状态更黑，白色状态更白，实现非常逼真的彩色存储显示效果；能够最大效率利用现有电子纸材料的显示模式的色彩反射性能，提高色再现范围。黑白切换层根据色彩生成模式的不同切换黑色和白色，可达到90％的白背景反射率，促使彩色电子纸的显色像素色彩更加鲜艳，提高显示对比度，使电子纸更接近普通纸张，以适应在更多领域应用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子纸
，具体涉及三维混色的彩色电子纸。
技术介绍
电子纸的整体发展过程可以概括分为三个发展阶段，第一阶段具有存储性、利用环境光显示，节能省电、无闪烁视觉友好的黑白显示，以电子阅读器和电子书等为主要应用领域；第二阶段能实现多色显示，但是无法满足视频显示的要求，可以应用于杂志、广告，市场应用范围进一步拓宽；第三阶段是可以达到视频显示需求的响应速度和全彩色显示的色彩再现。其中第二阶段是电子纸产品能否最终占据阅读器主导地位的关键，因而彩色电子纸是众多厂商的研发方向，但迄今为止，仍然没有成熟方案走向市场。现有彩色电子纸的技术方案有很多种，比较有影响的彩色模式是胆留型、滤光片型、彩色粒子型和电润湿型方案。在彩色电子纸中，显示效果好坏取决于黑、白、三基色五种 状态的反射强度的状况。现有的显示模式中，有直接利用粒子散射或液、固态的表面反射，也有利用双折射的选择反射或散射。到目前为止，无论是哪种显示模式都无法同时获得理想的彩色显示状态，主要的限制是色彩亮度和色再现范围。彩色胆留型液晶电子纸采用叠层显示达到全彩色显示目的，该技术方案的原理如下胆留型液晶材料具有独特的光反射选择特性，胆留型液晶的比例不同，选择反射光波的波长亦不同，通过选择合适的材料能实现反射红、绿、蓝三种波长的光，这三种光作为加法混色的三基色实现全彩色显示。胆留型液晶电子纸像素的基本结构为多层结构，每个像素由分别能反射“蓝-绿-红”的3层堆叠构成，也有蓝-绿-红三种液晶材料间隔开来互相不重叠放在同一层内实现色彩叠加。底层是黑色光吸收层，各反射层(或单元)对环境光中3种基色光的反射率相应改变，所反射的3种适当强度的基色光依照混色原理就可以混合成所需某种颜色，从而实现彩色显示。其优点是彩色效果亮度较好，缺点是黑、白状态的显示效果差，特别是白色状态灰暗。使用滤光片方式的彩色电子纸在技术上很容易实现，但滤色片会降低光反射率或显示亮度，同时用多个色彩子像素组合成一个显示像素必须没有重叠，降低了单位面积的像素数量，这种方案是以降低亮度和分辨率为代价来实现彩色显示的。对TFT带有背光源的显示模式，通过提高背光的亮度，能实现高亮度和高分辨率，获得优异的显示效果。对于电子纸模式，利用环境光达成电子显示，其色彩高度依赖电子纸的反射率，这是彩色滤光片应用的局限性所在。因此，不少厂商和研究机构都在致力于开发像素自身具有反射彩色光性能、无需彩色滤光片就能实现彩色显示的电子纸技术。不需要彩色滤光片的技术有胆留型液晶电子纸、横向电泳技术、逆乳液电泳技术、电润湿技术、干涉测量调制技术、光子晶体显示、电致变色显示技术等。横向电泳技术和逆乳液电泳技术，这两种Ero可利用其像素自身反射彩色光的机制实现彩色显示。横向电泳显示技术，高亮度和高透明度等特性使IP-Ero可采用多种方式实现彩色显示。这两种电泳技术都是采用子像素叠加的方法实现彩色显示。电润湿显示的像素是一种由水、颜料油、疏水材料、透明电极、白色衬底等构成的多层结构。没有外加电压时，颜料油在疏水材料表面形成了一个稳定的扁平油膜，可反射环境光而使像素显示一个彩色点；当在电极上加载电压时，其所产生的电场使疏水材料的疏水性下降，上层的水会尽可能地与疏水材料表面接触，从而导致颜料油被推移到了一边，下面的白色衬底显露出来，使像素显示为白色点。利用EWD对彩色光的反射特性，将采用蓝绿色(Cyan)、洋红色(Magenta)、黄色(Yellow)3种基色EWD显示层堆叠，即可利用其分别反射的CMY基色光以减法混色方式实现彩色显示。EWD的功耗很低，但不具备零功耗双稳态特性。干涉测量调制技术类似于光学中的法布里珀罗标准具(Fabry-Perot etalon)的原理,其主要缺点是制作具有纳米级距离可调的两个反射面十分困难，距离偏差将导致对比度下降。特别是在一个几英寸的电子纸显示面内制造几百万个无缺陷显示单元的挑战是巨大的。干涉测量调制技术彩色子像素实现彩色方法是通过RGB三基色并列方式实现的。光子晶体显示(Photonic Crystal Display, PO))技术是加电后单个像素的波长发生变化可以覆盖整个光谱范围。在现有的彩色显示方法中，通过三基色的叠层和并列两种方式实现彩色显示。从理论上来讲这两种方式都可以制作出理想的电子纸，但是实际上彩色电子纸的效果距离所期望的目标还有很大差距。主要的原因是三基色的性能不均衡，无论是加法混色还是减法混色对目前的子像素结构，都无法对色光高效利用和忠实的再现。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种新型混色原理的三维混色的彩色电子纸，该种电子纸与现有技术相比能够实现高亮度白色和彩色之间的显示切换，是具有较高的对比度和色彩亮度，能满足报纸、杂志等具有色彩再现的纸质的替代显示。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种三维混色电子纸，包括与驱动电极连接的三基色结构和背景结构，其特征在于所述三基色结构包括两部分结构，第一部分结构为单一基色结构，第二部分结构为并列排布的互不重叠的两种基色结构，第一部分结构为反射三基色中任意一种基色光结构，第一部分结构施加电信号后彩色光消失，形成透明层，或施加电信号后透明层消失，形成彩色层；第二部分结构为反射三基色中除第一部分结构使用的基色光外的另外两种基色光的两个单元，两个单元对应的基色光的反射光通量或吸收光通量相同，反射光通量或吸收光通量分别与第一部分结构一致，第一部分结构和第二部分结构几何外形的反射面积比和反射两种基色光的反射率比成比例，即任意一种基色光所占面积和反射率成反比，第一部分结构和第二部分结构呈两层重叠结构，第一部分结构为上层，第二部分结构为下层，第二部分结构基色光所占净面积之和等于第一部分结构基色光面积；所述三基色结构的每一基色分别具有各自独立的驱动电极，三基色的色光随外加电信号的变化而变化；所述背景结构为黑白切换层，黑白切换层的驱动电极是独立驱动电极，黑白切换层置于三基色结构的第二部分结构的下面，面积与第二部分结构的面积相等。本技术所述的一种三维混色电子纸，其特征在于所述第一部分结构的基色是三基色体系中反射率或吸收比最弱的一种基色光。本技术所述的一种三维混色电子纸，其特征在于所述第一部分结构是胆甾型液晶电控结构单元，或者其它反射型电控结构单元，或者吸收基色光的电控结构单元。本技术所述的一种三维混色电子纸，其特征在于所述的第二部分结构的两种基色单元在同一平面，或不在同一平面，两种基色单元沿法线方向的投影互不重叠。本技术所述的一种三维混色电子纸，其特征在于所述背景结构的黑白切换层是液晶型电子纸，或是电泳型电子纸，或其它能实现黑白切换类型的电子纸。本技术所述的一种三维混色电子纸，其特征在于所述的背景结构的黑白切换层，在第一部分结构和第二部分结构是吸收型显示模式时，彩色显示对应第三部分结构最白色状态；在第一部分结构和第二部分结构是反射型显示模式时，彩色显示对应第三部分结构最黑色状态。三维混色电子纸的第一部分结构，可以是一层具有双稳态效应的胆留型液晶，也可以是其它种类的具有反射功能或吸收基色光的电控结构单元，加电后透明的电子纸显示模式，如电润湿型、横向电泳技术和电致变色等模式。为了获得最佳的显示效果，根据加法混色或减法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维混色电子纸，包括与驱动电极连接的三基色结构和背景结构，其特征在于所述三基色结构包括两部分结构，第一部分结构为单一基色结构，第二部分结构为并列排布的互不重叠的两种基色结构，第一部分结构为反射三基色中任意一种基色光结构，第一部分结构施加电信号后彩色光消失，形成透明层，或施加电信号后透明层消失，形成彩色层；第二部分结构为反射三基色中除第一部分结构使用的基色光外的另外两种基色光的两个单元，两个单元对应的基色光的反射光通量或吸收光通量相同，反射光通量或吸收光通量分别与第一部分结构一致，第一部分结构和第二部分结构几何外形的反射面积比和反射两种基色光的反射率比成比例，即任意一种基色光所占面积和反射率成反比，第一部分结构和第二部分结构呈两层重叠结构，第一部分结构为上层，第二部分结构为下层，第二部分结构基色光所占净面积之和等于第一部分结构基色光面积；所述三基色结构的每一基色分别具有各自独立的驱动电极，三基色的色光随外加电信号的变化而变化；所述背景结构为黑白切换层，黑白切换层的驱动电极是独立驱动电极，黑白切换层置于三基色结构的第二部分结构的下面，面积与第二部分结构的面积相等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵景罡，
申请(专利权)人：大连东方科脉电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：