[發明專利]一種三維混色電子紙

有效

• 申請號: 201210067297.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102591087A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 趙景罡
• 申請（專利權）人: 大連東方科脈電子有限公司
• 主分類號: G02F1/167
• 分類號: G02F1/167;G09G3/34
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德

技術領域

本發明屬于電子紙技術領域，具體涉及三維混色的彩色電子紙。

背景技術

電子紙的整體發展過程可以概括分為三個發展階段，第一階段具有存儲性、利用環境光顯示，節能省電、無閃爍視覺友好的黑白顯示，以電子閱讀器和電子書等為主要應用領域；第二階段能實現多色顯示，但是無法滿足視頻顯示的要求，可以應用于雜志、廣告，市場應用范圍進一步拓寬；第三階段是可以達到視頻顯示需求的響應速度和全彩色顯示的色彩再現。其中第二階段是電子紙產品能否最終占據閱讀器主導地位的關鍵，因而彩色電子紙是眾多廠商的研發方向，但迄今為止，仍然沒有成熟方案走向市場。

現有彩色電子紙的技術方案有很多種，比較有影響的彩色模式是膽甾型、濾光片型、彩色粒子型和電潤濕型方案。在彩色電子紙中，顯示效果好壞取決于黑、白、三基色五種狀態的反射強度的狀況。現有的顯示模式中，有直接利用粒子散射或液、固態的表面反射，也有利用雙折射的選擇反射或散射。到目前為止，無論是哪種顯示模式都無法同時獲得理想的彩色顯示狀態，主要的限制是色彩亮度和色再現范圍。

彩色膽甾型液晶電子紙采用疊層顯示達到全彩色顯示目的，該技術方案的原理如下：膽甾型液晶材料具有獨特的光反射選擇特性，膽甾型液晶的比例不同，選擇反射光波的波長亦不同，通過選擇合適的材料能實現反射紅、綠、藍三種波長的光，這三種光作為加法混色的三基色實現全彩色顯示。膽甾型液晶電子紙像素的基本結構為多層結構，每個像素由分別能反射“藍-綠-紅”的3層堆疊構成，也有藍-綠-紅三種液晶材料間隔開來互相不重疊放在同一層內實現色彩疊加。底層是黑色光吸收層，各反射層(或單元)對環境光中3種基色光的反射率相應改變，所反射的3種適當強度的基色光依照混色原理就可以混合成所需某種顏色，從而實現彩色顯示。其優點是彩色效果亮度較好，缺點是黑、白狀態的顯示效果差，特別是白色狀態灰暗。

使用濾光片方式的彩色電子紙在技術上很容易實現，但濾色片會降低光反射率或顯示亮度，同時用多個色彩子像素組合成一個顯示像素必須沒有重疊，降低了單位面積的像素數量，這種方案是以降低亮度和分辨率為代價來實現彩色顯示的。對TFT帶有背光源的顯示模式，通過提高背光的亮度，能實現高亮度和高分辨率，獲得優異的顯示效果。對于電子紙模式，利用環境光達成電子顯示，其色彩高度依賴電子紙的反射率，這是彩色濾光片應用的局限性所在。因此，不少廠商和研究機構都在致力于開發像素自身具有反射彩色光性能、無需彩色濾光片就能實現彩色顯示的電子紙技術。

不需要彩色濾光片的技術有膽甾型液晶電子紙、橫向電泳技術、逆乳液電泳技術、電潤濕技術、干涉測量調制技術、光子晶體顯示、電致變色顯示技術等。橫向電泳技術和逆乳液電泳技術，這兩種EPD可利用其像素自身反射彩色光的機制實現彩色顯示。橫向電泳顯示技術，高亮度和高透明度等特性使IP-EPD可采用多種方式實現彩色顯示。這兩種電泳技術都是采用子像素疊加的方法實現彩色顯示。電潤濕顯示的像素是一種由水、顏料油、疏水材料、透明電極、白色襯底等構成的多層結構。沒有外加電壓時，顏料油在疏水材料表面形成了一個穩定的扁平油膜，可反射環境光而使像素顯示一個彩色點；當在電極上加載電壓時，其所產生的電場使疏水材料的疏水性下降，上層的水會盡可能地與疏水材料表面接觸，從而導致顏料油被推移到了一邊，下面的白色襯底顯露出來，使像素顯示為白色點。利用EWD對彩色光的反射特性，將采用藍綠色(Cyan)、洋紅色(Magenta)、黃色(Yellow)3種基色EWD顯示層堆疊，即可利用其分別反射的CMY基色光以減法混色方式實現彩色顯示。EWD的功耗很低，但不具備零功耗雙穩態特性。干涉測量調制技術類似于光學中的法布里珀羅標準具(Fabry-Perot?etalon)的原理，其主要缺點是制作具有納米級距離可調的兩個反射面十分困難，距離偏差將導致對比度下降。特別是在一個幾英寸的電子紙顯示面內制造幾百萬個無缺陷顯示單元的挑戰是巨大的。干涉測量調制技術彩色子像素實現彩色方法是通過RGB三基色并列方式實現的。光子晶體顯示(Photonic?Crystal?Display，PCD)技術是加電后單個像素的波長發生變化可以覆蓋整個光譜范圍。在現有的彩色顯示方法中，通過三基色的疊層和并列兩種方式實現彩色顯示。從理論上來講這兩種方式都可以制作出理想的電子紙，但是實際上彩色電子紙的效果距離所期望的目標還有很大差距。主要的原因是三基色的性能不均衡，無論是加法混色還是減法混色對目前的子像素結構，都無法對色光高效利用和忠實的再現。

發明內容