用于显示装置的光学元件及电泳显示器的制作方法

本发明涉及显示器件领域，尤其涉及一种用于显示装置的光学元件及电泳显示器。

背景技术：

电泳显示器是一种像纸一样薄、柔软和可擦写的显示器，近年来在广告牌和价格牌上获得越来越广泛的应用。现有的电泳显示器基本上只能显现黑白两色，这使得其应用受到很大限制。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本发明需要解决的技术问题是提供一种可以显示彩色的电泳显示器以及用于显示装置的光学元件。

本发明实施例一方面提供一种用于显示装置的光学元件，其包括透明基板和覆盖在所述透明基板上的彩色层，所述彩色层包括多种光致变色材料，所述多种光致变色材料在所述透明基板的表面上呈阵列分布，不同光致变色材料在预定波段范围内的光的照射下呈现不同彩色且为半透明状态，在预定波段范围外的光的照射下无色，所述多种光致变色材料在所述透明基板上形成在预定波段范围内具有不同颜色的区块阵列。

优选地，所述光致变色材料包括如下材料的一种或多种：丙烯酸-9-蒽甲酯、甲基丙烯酸-9-蒽甲酯、溴化乙锭-N,N`-双乙酰胺、荧光素-O-丙烯酸酯、2-萘基丙烯酸酯、N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐、7-[4-(三氟甲基)香豆素]丙烯酰胺、9-乙烯基蒽、聚丙烯酸-9-蒽甲酯、聚(3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐-ALT-3,6-二氨基吖啶半硫酸盐)、聚(荧光素O-丙烯酸酯)、聚[(甲基丙烯酸甲酯)-CO-甲基丙烯酰氧基荧光素]、聚(2-萘基丙烯酸酯)、聚[N-(1-萘基)-N-苯基丙烯酰胺]、聚(均苯四甲酸二酐-CO-硫堇)、聚(2-乙烯基萘)、酞菁铜、二氯三(1,10-菲罗啉)钌(II)水合物、8-羟基喹啉铜盐、四(2-甲基-8-羟基喹啉)硼锂、2,3-二氯化萘酞菁锡、三(8-羟基喹啉)-铒、8-羟基喹啉铝、苯并[k]荧蒽、1,2-双(2-氨基苯氧基)-乙烷-N,N,N’,N’-四乙酸、2-叔丁基蒽醌、3,8-二氨基-6-苯基菲啶、5,8-二羟基-1,4-萘醌、2,3-二苯基马来酸酐、7-羟基-4-三氟甲基香豆素、久洛利定、菲啶、1-芘甲醛。

优选地，所述多种光致变色材料在所述透明基板上形成多个矩形区块的阵列，最小重复单元呈RGB、RGBG、RGBW或CMYW排布，其中R、G、B、C、M、Y、W分别为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色和无色，无色区块未覆盖所述光致变色材料。

优选地，所述光致变色材料采用涂布、喷涂、印刷或打印的方式覆盖在所述透明基板上。

优选地，所述预定波段范围的光为紫外光或红外光。

本发明实施例另一方面提供一种电泳显示器，其包括由外至内依次层叠连接的透明前板、电泳显示层和背板，所述透明前板和背板通过电路与控制单元连接，用于在所述电泳显示层两端施加电信号，在所述透明前板的入射侧设置有平行于所述透明前板的彩色层，所述彩色层包括多种光致变色材料，所述多种光致变色材料在平行于所述透明前板的入射侧表面的平面上呈阵列分布，不同光致变色材料在预定波段范围内的光的照射下呈现不同彩色且为半透明状态，在预定波段范围外的光的照射下无色，所述多种光致变色材料形成在预定波段范围内具有不同颜色的区块阵列。

优选地，所述光致变色材料包括如下材料的一种或多种：丙烯酸-9-蒽甲酯、甲基丙烯酸-9-蒽甲酯、溴化乙锭-N,N`-双乙酰胺、荧光素-O-丙烯酸酯、2-萘基丙烯酸酯、N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐、7-[4-(三氟甲基)香豆素]丙烯酰胺、9-乙烯基蒽、聚丙烯酸-9-蒽甲酯、聚(3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐-ALT-3,6-二氨基吖啶半硫酸盐)、聚(荧光素O-丙烯酸酯)、聚[(甲基丙烯酸甲酯)-CO-甲基丙烯酰氧基荧光素]、聚(2-萘基丙烯酸酯)、聚[N-(1-萘基)-N-苯基丙烯酰胺]、聚(均苯四甲酸二酐-CO-硫堇)、聚(2-乙烯基萘)、酞菁铜、二氯三(1,10-菲罗啉)钌(II)水合物、8-羟基喹啉铜盐、四(2-甲基-8-羟基喹啉)硼锂、2,3-二氯化萘酞菁锡、三(8-羟基喹啉)-铒、8-羟基喹啉铝、苯并[k]荧蒽、1,2-双(2-氨基苯氧基)-乙烷-N,N,N’,N’-四乙酸、2-叔丁基蒽醌、3,8-二氨基-6-苯基菲啶、5,8-二羟基-1,4-萘醌、2,3-二苯基马来酸酐、7-羟基-4-三氟甲基香豆素、久洛利定、菲啶、1-芘甲醛。

优选地，所述多种光致变色材料形成多个矩形区块的阵列，最小重复单元呈RGB、RGBG、RGBW或CMYW排布，其中R、G、B、C、M、Y、W分别为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色和无色，无色区块未覆盖所述光致变色材料。

优选地，所述电泳显示层包括多个微胶囊，每个微胶囊内具有电泳液及悬浮于电泳液中的白色粒子和黑色粒子，所述白色粒子带电荷，所述黑色粒子呈中性或者带与白色粒子相反极性的电荷。

优选地，所述电泳显示器还包括用于向所述彩色层照射预定波段范围内的光的激发光源，所述激发光源发光时，所述电泳显示器显示彩色,所述激发光源不发光时，所述电泳显示器显示黑色和/或白色。

优选地，所述透明前板或背板上形成有多个驱动子单元电路，所述多个驱动子单元电路与所述多个矩形区块的位置一一对应。

优选地，所述预定波段范围的光为紫外光或红外光。

优选地，所述电泳显示层包括多个微胶囊，每个微胶囊内具有电泳液及悬浮于电泳液中的电泳粒子。

优选地，所述光致变色材料采用涂布、喷涂、印刷或打印的方式覆盖在所述透明前板的入射侧；或者所述电泳显示器还包括彩色层基板，所述光致变色材料覆盖在所述彩色层基板的出射侧，且所述彩色层基板与所述透明前板的入射侧连接；或者所述电泳显示器还包括导光板，所述光致变色材料覆盖在所述导光板的出射侧，且所述导光板与所述透明前板的入射侧连接。

优选地，所述透明前板的出射侧覆盖有导电薄膜，所述背板上设置有显示电路，所述导电薄膜和显示电路与所述控制单元连接；或者所述透明前板的出射侧设置有显示电路，所述背板上设置有导电薄膜，所述导电薄膜和显示电路与所述控制单元连接。

本发明实施例通过在透明前板的外侧设置由光致变色材料制成的彩色层，使电泳显示器能显示彩色内容。

下面结合附图详细说明本发明,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的电泳显示器的结构示意图。

图2为本发明第二实施例提供的电泳显示器的结构示意图。

图3为本发明第三实施例提供的电泳显示器的结构示意图。

图4为本发明第四实施例提供的电泳显示器的结构示意图。

图5-8是光致变色材料区块阵列的四个实施例的结构示意图。

图9和图10是本发明实施例提供的电泳显示器的工作状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参考图1至图8，本发明实施例一方面提供一种用于显示装置的光学元件，其包括透明基板和覆盖在透明基板上的彩色层14。在一个实施例中，透明基板为电泳显示器的透明前板13，如图1和图4所示。在另一个实施例中，透明基板为一专为该彩色层14而设的彩色层基板15，如图2所示。透明基板还可以为一导光板16，如图3所示。当然，在其他实施例中，透明基板还可以为其他元件。

请参考图5至图8，彩色层14包括多种光致变色材料，多种光致变色材料在透明基板的表面上呈阵列分布，不同光致变色材料在预定波段范围内的光的照射下呈现不同彩色且为半透明状态，在预定波段范围外的光的照射下则呈无色状态，由此使得该多种光致变色材料在透明基板上形成在预定波段范围内具有不同颜色的区块141的阵列。预定波段范围的光可以为紫外光，也可以为红外光，甚至可以是可见光。在优选实施例中，光致变色材料可以采用涂布、喷涂、印刷、打印等方式覆盖在透明基板上，形成该彩色层14。

优选地，多种光致变色材料在透明基板上形成多个矩形区块阵列，最小重复单元呈RGB、RGBG、RGBW或CMYW排布，其中R、G、B、C、M、Y、W分别为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色和无色，无色区块未覆盖光致变色材料。需要说明的是，此处所指的各种颜色，是指在预定波段范围内的光的照射下所呈现的颜色。RGB排布方式如图8所示，即三个R、G、B区块141沿横向或纵向排列成一个最小重复单元，其中R、G、B的顺序可换，然后以该最小重复单元为基准，沿横向和纵向重复排布多个最小重复单元。RGBG的排布方式如图5所示，即四个R、G、B、G区块呈矩形排布形成一个最小重复单元，两个G区块呈对角线分布，然后以该最小重复单元为基准，沿横向和纵向重复排布多个最小重复单元。与RGBG排布方式类似，RGBW排布是R、G、B、W四个区块呈矩形排布形成一个最小重复单元，R、G、B、W的顺序可换，如图6所示；CMYW排布则是C、M、Y、W四个区块呈矩形排布形成一个最小重复单元，C、M、Y、W的顺序可换，如图7所示。

光致变色材料优选地包括如下材料的一种或多种：丙烯酸-9-蒽甲酯(9-Anthracenylmethyl acrylate)、甲基丙烯酸-9-蒽甲酯(9-Anthracenylmethyl methacrylate)、溴化乙锭-N,N`-双乙酰胺(Ethidium bromide-N,N′-bisacrylamide)、荧光素-O-丙烯酸酯(Fluorescein o-acrylate)、2-萘基丙烯酸酯(2-Naphthyl acrylate)、N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐(N-(1-Naphthyl)-N-phenylacrylamide)、7-[4-(三氟甲基)香豆素]丙烯酰胺(7-[4-(Trifluoromethyl)coumarin]acrylamide)、9-乙烯基蒽(9-Vinylanthracene)、聚丙烯酸-9-蒽甲酯(poly 9-Anthracenylmethyl acrylate)、聚(3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐-ALT-3,6-二氨基吖啶半硫酸盐)(Poly(3,3′,4,4′-benzophenonete tracarboxylic dianhydride-alt-3,6-diaminoacridine hemisulfate))、聚(荧光素O-丙烯酸酯)(Poly(fluorescein O-acrylate))、聚[(甲基丙烯酸甲酯)-CO-甲基丙烯酰氧基荧光素](Poly(fluorescein O-methacrylate))、聚(2-萘基丙烯酸酯)(Poly(2-naphthyl acrylate))、聚[N-(1-萘基)-N-苯基丙烯酰胺](Poly[N-(1-naphthyl)-N-phenylacrylamide])、聚(均苯四甲酸二酐-CO-硫堇)(Poly(pyromellitic dianhydride-co-thionin))、聚(2-乙烯基萘)(Poly(2-vinylnaphthalene))、酞菁铜(Copper(II)phthalocyanine)、二氯三(1,10-菲罗啉)钌(II)水合物(Dichlorotris(1,10-phenanthroline)ruthenium(II)hydrate)、8-羟基喹啉铜盐(8-Hydroxyquinoline copper(II)salt)、四(2-甲基-8-羟基喹啉)硼锂(Lithium tetra(2-methyl-8-hydroxyquinolinato)boron)、2,3-二氯化萘酞菁锡(Tin(IV)2,3-naphthalocyanine dichloride)、三(8-羟基喹啉)-铒(Tris(8-hydroxyquinolinato)erbium(III))、8-羟基喹啉铝(Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)、苯并[k]荧蒽(Benzo[k]fluoranthene)、1,2-双(2-氨基苯氧基)-乙烷-N,N,N’,N’-四乙酸(1,2-Bis(2-Aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid)、2-叔丁基蒽醌(2-tert-Butylanthraquinone)、3,8-二氨基-6-苯基菲啶(3,8-Diamino-6-phenylphenanthridine)、5,8-二羟基-1,4-萘醌(5,8-Dihydroxy-1,4-naphthoquinone)、2,3-二苯基马来酸酐(2,3-Diphenylmaleic anhydride)、7-羟基-4-三氟甲基香豆素(7-Hydroxy-4-(trifluoromethyl)coumarin)、久洛利定(Julolidine)、菲啶(Phenanthridine)、1-芘甲醛(1-Pyrenecarboxaldehyde)。

请参考图1至图4，本发明实施例还提供一种电泳显示器，其包括由外至内依次层叠连接的透明前板13、电泳显示层12和背板11，透明前板13和背板11通过电路与控制单元连接，用于在电泳显示层12两端施加电信号，使电泳显示层12显示所需内容。在透明前板13的入射侧(即图1的上侧)设置有平行于透明前板13的彩色层14，彩色层14包括多种光致变色材料，多种光致变色材料在在平行于透明前板13的入射侧表面的平面上呈阵列分布。彩色层14的结构、材料与前述光学元件的实施例中一致，此处不再赘述。

电泳显示层12包括多个微胶囊121，每个微胶囊121内具有电泳液及悬浮于电泳液中的电泳粒子，透明前板13和背板11在微胶囊121的两端施加电场,使电泳粒子在电场作用下在电泳液中移动,以显示所需内容。通过控制电信号的脉冲数量，可以控制电泳粒子离透明前板13的距离，由于彩色层14在预定波段范围内的光的照射下呈现半透明的彩色，因此通过控制电泳粒子离透明前板13的距离，可以控制彩色的深浅。

在优选实施例中，每个微胶囊121内具有白色粒子和黑色粒子，白色粒子带电荷(例如正电荷)，黑色粒子带与白色粒子相反极性的电荷(例如负电荷)。当然，白色粒子也可以带负电荷，黑色粒子带正电荷。在其他实施例中，白色粒子可以带电荷(例如正电荷)，黑色粒子不带电，即呈中性。现以白色粒子带正电荷且黑色粒子带负电荷或者不带电的实施例为例来说明本发明电泳显示器的工作原理。请参考图9，当透明前板13和背板11在电泳显示层12施加负电压脉冲时，白色粒子移动至靠近所述透明前板13的位置，黑色粒子则移动至靠近所述背板11的位置(黑色粒子带负电荷)或者不移动(黑色粒子呈中性)，此时通过激发光源30(例如紫外光源)对彩色层14照射预定波段范围的光(例如紫外光)，此时彩色层14中的区块141呈现对应的颜色(例如红色)，而可见光穿过彩色层14和透明前板13，被白色粒子反射并穿出彩色层14，此时该区块141呈现红色和白色的混合色，如果激发光源30不发光，则彩色层14为无色，各施加负电压脉冲的区块显示白色。请参考图10，当透明前板13和背板11在电泳显示层12施加正电压脉冲时，黑色粒子移动至靠近所述透明前板13的位置(黑色粒子带负电荷)或者不移动(黑色粒子呈中性)，白色粒子则移动至靠近所述背板11的位置，此时通过激发光源30(例如紫外光源)对彩色层14照射预定波段范围的光(例如紫外光)，此时彩色层14中的区块141呈现对应的颜色(例如红色)，而可见光穿过彩色层14和透明前板13后，被黑色粒子吸收，此时该区块141基本呈现红色，如果激发光源30不发光，则彩色层14为无色，各施加正电压脉冲的区块显示黑色。对于无色区块，则在该两种电压信号下呈现电泳粒子本身的颜色，例如白色或黑色。也即激发光源30发光时,电泳显示器显示彩色,激发光源30不发光时,电泳显示器显示黑色和/或白色。

在优选实施例中，透明前板13或背板11上形成有多个驱动子单元电路，多个驱动子单元电路与多个矩形区块141的位置一一对应，而且驱动子单元电路与矩形区块141所占的面积也大致相当。请参考图1至图3，在这些实施例中，透明前板13由电极基板131及覆盖于电极基板131的出射侧表面(即图中的内表面)上的透明的导电薄膜132(例如ITO薄膜或石墨烯薄膜)构成，透明前板13作为电泳显示器的前电极，背板11上则可以设置有TFT显示电路，驱动子单元电路是显示电路的一部分，显示电路用于控制电泳显示器显示的内容。请参考图4，在另一些实施例中，显示电路形成于透明前板13的出射侧(即内侧)，驱动子单元电路是显示电路的一部分，背板11上设置有导电薄膜，作为电泳显示器的后电极，电泳显示层12及背板11通过密封胶18封装。密封胶18包覆背板11的内表面、侧表面及电泳显示层12的侧表面，并与透明前板13的内表面连接。在上述实施例中，导电薄膜132和显示电路都通过电路与控制单元连接。这些驱动子单元电路和对应的矩形区块141以及两者所对应的电泳显示层12、导电薄膜等构成一个子像素单元。

请参考图1和图4，在一些实施例中，光致变色材料采用涂布、喷涂、印刷、打印等方式直接覆盖在透明前板13的入射侧，形成彩色层14。请参考图2，在另一些实施例中，该电泳显示器还设置有彩色层基板15，光致变色材料覆盖在彩色层基板15的出射侧，形成彩色层14，然后将彩色层基板15与透明前板13的入射侧连接，彩色层14夹持在彩色层基板15与透明前板13的入射侧之间。彩色层基板15可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)等材料制成。请参考图3，电泳显示器也可以设置导光板16，光致变色材料覆盖在导光板16的出射侧，形成彩色层14，然后将导光板16与透明前板13的入射侧连接。导光板16上设置有导光单元161，可以用于增强该电泳显示器的入射光或者反射光，也可以用于导入其他辅助光源的光线。

本发明实施例通过在透明前板的外侧设置由光致变色材料制成的彩色层，使电泳显示器能显示彩色内容。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。