电致变色显示面板及电子纸的制作方法

本发明涉及一种电致变色显示面板及电子纸，属于显示技术领域。

背景技术：

电致变色(electrochromism，ec)是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色材料是近年来材料科学研究的热点之一。电致变色材料是电致变色器件中的重要组成部分，主导着器件的电致变色性能。按照材料的结构性质，电致变色材料可分为阳极电致变色材料(离子嵌入着色)和阴极电致变色材料(离子抽出着色)。阳极电致变色材料与阴极电致变色材料可组装成互补形电致变色器件，此类互补形器件可以提高整体的电致变色性能，如光学对比度，颜色变化，光谱吸收范围等。目前，现有的电致变色显示面板及电子纸具有以下问题：

1)电致变色层往往通过将液体的电致变色材料注入至间隙中形成，易使位于间隙上方的电极因压力差而产生塌陷，且其封装难度大，易发生漏液现象，严重影响电致变色显示面板的质量；

2)往往无法显示纯黑色，或者，显示纯黑色的器件结构复杂，响应速度慢。

3)施加的电场的不均匀性较大，从而影响电介质的绝缘强度；

4)在其他条件相同的情况下，电场愈不均匀，电介质的绝缘强度愈低，易使其他材质与电介质层接触从而发生腐蚀反应。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电致变色显示面板及电子纸，其既能显示黑色，又能显示其他颜色，具有丰富的显示效果，并且电极之间电场分布均匀，具有较佳的显示效果，且结构简单、易于制备。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电致变色显示面板，包括依次设置的第一基板、电致变色像素阵列和第二基板，所述电致变色像素阵列包括若干阵列排布，独立控制的电致变色单元，所述电致变色单元包括黑色结构层和彩色结构层，所述黑色结构层包括依次设置的第一电极、黑色电致变色像素层和第二电极，所述彩色结构层包括若干横向水平排布的红色、绿色、蓝色滤光片，所述彩色结构层设置在所述黑色结构层一侧；所述第一电极具有与所述第二电极相对的第一相对面，所述第二电极具有与所述第一电极相对的第二相对面，所述第一相对面和/或第二相对面上设有不平整面。

进一步地，所述不平整面选自弧形面、波浪形面、斜坡形面或楔形面中的任意一种。

进一步地，所述不平整面选自弧形面、波浪形面，斜坡形面，楔形面与平面形的任意组合。

进一步地，所述电致变色显示面板还包括白反射层，所述白反射层设置在所述第一基板和电致变色像素阵列之间。

进一步地，所述电致变色显示面板还包括粘接层，所述粘接层设置在所述白反射层和电致变色像素阵列之间，所述电致变色像素阵列通过所述粘接层粘附在所述白反射层上。

进一步地，所述白反射层由粘性聚合物树脂和白色颗粒形成，所述电致变色像素阵列粘附在所述白反射层上。

进一步地，所述黑色结构层还包括依次层叠的设置于第一电极与电致变色层之间的离子储存层和导电层。

进一步地，所述导电层和离子储存层为固态结构。

进一步地，所述第一电极和/或第二电极为透明电极。

进一步地，所述黑色结构层内设有电致变色材料，所述电致变色材料选自包括有机电致变色材料、无机电致变色材料或复合电致变色材料中的任一种。

进一步地，所述无机电致变色材料包括金属氧化物，优选的为三氧化钨、氧化镍。

进一步地，所述有机电致变色材料优选的为紫萝精类、间苯二酸酯类、金属酞菁类、吡啶类金属配合物、聚苯胺类、聚吡咯类、聚噻吩类中的任一种或多种。

本发明还提供了一种电子纸，其包括上述的电致变色显示面板。

本发明的有益效果在于：本发明的电致变色显示面板及电子纸在第一基板和第二基板之间设有电致变色像素阵列，在电致变色像素阵列中设置有黑色结构层和彩色结构层。通电时，黑色电致变色层变成黑色，断电时，黑色电致变色层为透明色；彩色结构层包括若干横向水平排布的红色、绿色、蓝色滤光片，该电致变色显示面板通过彩色结构层显示除黑色外的各种颜色。故，该电致变色显示面板既能显示黑色，又能显示其他颜色，其显示颜色丰富，并在电致变色像素阵列中的电极上设有不平整面，使两电极之间的电场的分布更均匀，从而加强其导电性效果、加快变色层的变色效果，且结构简单，易于制备。

该电致变色显示面板及电子纸将电致变色像素阵列以粘接的方式固定在白反射层上，省去了液态电致变色材料的封装步骤，并避免了位于间隙上方的电极因压力差而产生塌陷、易发生漏液的现象，节约了生产成本、提高了产品质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明所示的电致变色显示面板的俯视图；

图2a、图2b、图3和图4为本发明所示的电致变色显示面板的结构示意图；

图5至图7为本发明所示的电致变色显示面板中的不平整面的结构示意图；

图8为本发明实施例一所示的电致变色显示面板的结构示意图；

图9为本发明实施例二所示的电致变色显示面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1和图2a，在竖直方向10上，本发明所示的电致变色显示面板自下而上包括依次设置的第一基板1、电致变色像素阵列3以及第二基板4，电致变色像素阵列3包括若干阵列排布，独立控制的电致变色单元30，该电致变色单元30包括黑色结构层31和彩色结构层32，黑色结构层31在竖直方向10包括依次设置在彩色结构层32上的第一电极311、黑色电致变色像素层312和第二电极313。通电时，黑色结构层31变成黑色，断电时，黑色结构层31为透明色。彩色结构层32设置在第一基板1和第一电极311之间，为了呈现出彩色图像，彩色结构层32中包括多个彩色滤光片321，包括若干横向水平排布的红色、绿色、蓝色滤光片，电致变色显示面板通过彩色结构层32可显示除黑色外的各种颜色。其中，第一电极311具有与第二电极313相对的第一相对面3111，第二电极313具有与第一电极311相对的第二相对面3131，第一相对面3111和/或第二相对面3131上设有不平整面。

请结合图2b，该彩色结构层32还可以设置在黑色电致变色像素层312和第二电极313之间，在竖直方向10上，本发明所示的电致变色显示面板自下而上包括依次设置的第一基板1、电致变色像素阵列3以及第二基板4，电致变色像素阵列3包括若干阵列排布，独立控制的电致变色单元30，该电致变色单元30包括黑色结构层31和彩色结构层32，黑色结构层31在竖直方向10包括依次设置在第一基板1上的第一电极311、黑色电致变色像素层312和第二电极313。通电时，黑色结构层31变成黑色，断电时，黑色结构层31为透明色。彩色结构层32设置在第二电极313和第二基板3之间，为了呈现出彩色图像，彩色结构层32中包括多个彩色滤光片321，包括若干横向水平排布的红色、绿色、蓝色滤光片，电致变色显示面板通过彩色结构层32可显示除黑色外的各种颜色。其中，第一电极311具有与第二电极313相对的第一相对面3111，第二电极313具有与第一电极311相对的第二相对面3131，第一相对面3111和/或第二相对面3131上设有不平整面。

该黑色结构层31不仅可以实现纯黑色显示，还可以实现灰度显示。

在黑色结构层31还设有固态的离子储存层314和导电层315，离子储存层315设置在第一电极311上，导电层315设置在离子储存层314上，黑色电致变色像素层312设置在导电层315上。

在本发明中，彩色滤光片321的颜色选自红色、绿色和蓝色，且任意两相邻像素单元中的彩色滤光片321的颜色不同。需要说明的是，该彩色结构层32可设置在黑色电致变色像素层312和导电层315上，或者，设置在黑色电致变色像素层312和第二电极313之间。并且每个像素单元中的彩色滤光片321需与每个像素单元的黑色电致变色像素层312一一对应间隔设置。为避免本发明的电致变色显示面板在进行彩色显示时各个像素单元的颜色发生串扰，在第一基板1和第二基板4之间还设置有像素阻隔墙(未图示)用于划分像素单元。

请结合图3，在本发明中，还可以通过设置白反射层2来增强其显色效果。白反射层2由聚合物树脂和白色颗粒形成，聚合物树脂可选自包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂或丙烯酸树脂中的任一种，白色颗粒可以选自包括氧化铝、氧化锌、氧化钛或二氧化硅中的任一种或多种。黑色电致变色层32为固态电致变色层，当白反射层2不具有粘性时，可以通过在白反射层2和电致变色像素阵列3之间设置粘接层21，如图4所示，使电致变色像素阵列3粘附在白反射层2上，其中，白反射层2的厚度优选为1-40μm，粘接层21的厚度优选为1-40μm。当白反射层2具有粘性，即选用粘性聚合物树脂时，可直接将电致变色像素阵列3粘附在白反射层2上，其中，白反射层2的厚度优选为10-70μm。通过此种设置，省去了液态电致变色材料的封装步骤，并避免了位于间隙上方的电极因压力差而产生塌陷、易发生漏液的现象，既保证了该结构电致变色显示面板的稳定性和平整性，还能避免或减少牛顿环等不利于显示效果的现象产生。

在本发明中，不平整面选自弧形面、波浪形面、斜坡形面或楔形面中的任意一种，优选为弧形面和波浪形面；或者，所述不平整面选自弧形面、波浪形面，斜坡形面，楔形面与平面形的任意组合。

请结合图5至图7(以第一电极311的视图来说明)，由于通常情况下，在电极的边界会产生电场边界效应，为使第一电极311和第二电极313之间的电场分布达到最佳效果，在此以第一相对面3111和/或第二相对面3131上都设有弧形面、波浪形面或者波浪形面与平面行的组合进行说明。两相对面可呈镜像设置，当然，该第一相对面3111和第二相对面3131也可仅其中一面设有弧形面、波浪形面或者波浪形面与平面行的组合。在本发明中，第一相对面3111和/或第二相对面3131上还可设有斜坡形面或楔形面，或者，弧形面、波浪形面、斜坡形面、楔形面与平面形的其他组合方式，但是考虑到制造技术难度和成本，优选为采用弧形面或波浪形面或波浪形面与平面行的组合来设置。其中，如图7所示，可使波浪形面在靠近第一电极31或第二电极33边缘处的分布比靠近第一电极311或第二电极313中心处的分布更紧密，从而更好地降低电场边界效应所产生的影响。

本发明的黑色电致变色黑子像素层312内设有电致变色材料，其选自包括有机电致变色材料、无机电致变色材料或复合电致变色材料中的任一种，其中，无机电致变色材料包括金属氧化物，优选的为三氧化钨、氧化镍；有机电致变色材料优选为紫萝精类、间苯二酸酯类、金属酞菁类、吡啶类金属配合物、聚苯胺类、聚吡咯类、聚噻吩类中的任一种或多种，其可通过溅射、化学气相沉积、溶胶-凝胶或蒸镀等方法制备得到，或者，可通过干燥固化液态电致变色材料制备得到。在本发明中，第一基板1和第二基板4为透明基板，第一电极31和第二电极33为透明电极，其中第一电极31和第二电极33为线状结构或面状结构，优选为网状结构。本发明的第一电极31和第二电极33优选为透明电极，其选自包括氧化铟锡(ito)、掺杂有氟的氧化锡(fto)或导电聚合物中的任一种。第一基板1和第二基板4可以为透明的无机基板，如石英或玻璃，也可以是透明塑料，还可以是其他常用透明材料。

下面将结合具体实施例来对本发明进行进一步详细地说明。

实施例一

请参见图8，本实施例所示电致变色显示面板包括自下而上依次设置的第一基板1-1、白反射层1-2、粘接层1-21、电致变色像素阵列1-3以及第二基板1-5，电致变色像素阵列1-3包括若干阵列排布，独立控制的电致变色单元，该电致变色单元包括黑色结构层1-31和彩色结构层1-32。其中，黑色结构层1-31包括自下而上依次设置的第一透明电极1-311、离子储存层1-312、导电层1-313、黑色电致变色像素层1-314以及第二透明电极1-315。其中，第一透明电极1-311具有与第二透明电极1-315相对的第一相对面1-3111，第二透明电极1-315具有与第一透明电极1-311相对的第二相对面1-3151，为了使第一透明电极1-311和第二透明电极1-315之间的电场分布更均匀，本实施例在第一相对面1-3111和第二相对面1-3151上设置弧形面。第一透明电极1-31设置在彩色结构层1-32上，黑色电致变色像素层1-314中含有若干电致变色黑子像素单元，通电时，黑色电致变色层1-314变成黑色，断电时，黑色电致变色层1-34为透明色。彩色结构层1-32通过粘接层1-21粘附在白反射层1-2上，其包括多个横向水平排布的rgb彩色滤光片1-321，每个单元的rgb彩色滤光片1-321与每个单元的黑色电致变色像素层1-314一一对应间隔设置，以使本实施例的电致变色显示面板实现彩色显示。

在本实施例中，黑色结构层1-31和彩色结构层1-32都是固态结构，白反射层1-2由酚醛树脂和分散的氧化钛组成，并通过旋涂法设置在第一基板1-1上。并且，白反射层1-2的厚度为20μm，粘接层1-21的厚度为15μm。相比于用具有粘性的白反射层1-2来粘附第一透明电极1-131或者直接将第一透明电极1-311设置在白反射层1-2上，通过设置粘接层1-21可以起到更好的粘附效果，使电致变色像素阵列1-3更稳定地固定在白反射层1-2上。

实施例二

请参见图9，本实施例所示电致变色显示面板包括自下而上依次设置的第一基板2-1、白反射层2-2、粘接层2-21、电致变色像素阵列2-3以及第二基板2-5，电致变色像素阵列2-3包括若干阵列排布，独立控制的电致变色单元，该电致变色单元包括黑色结构层2-31和彩色结构层2-32。其中，黑色结构层2-31包括自下而上依次设置的第一透明电极2-311、离子储存层2-312、导电层2-313、黑色电致变色像素层2-314以及第二透明电极2-315。第一透明电极2-31通过粘接层2-21粘附在白反射层2-2上，黑色电致变色像素层2-314中含有若干电致变色黑子像素单元，通电时，黑色电致变色层2-314变成黑色，断电时，黑色电致变色层2-34为透明色。彩色结构层2-32设置在第二电极2-315和第二基板2-5之间，其包括多个横向水平排布的rgb彩色滤光片2-321，每个单元的rgb彩色滤光片2-321与每个单元的黑色电致变色像素层2-314一一对应间隔设置，以使本实施例的电致变色显示面板实现彩色显示。其中，第一透明电极2-311具有与第二透明电极2-315相对的第一相对面2-3111，第二透明电极2-315具有与第一透明电极2-311相对的第二相对面2-3151，为了使第一透明电极2-311和第二透明电极2-315之间的电场分布更均匀，本实施例在第一相对面2-3111和第二相对面2-3151上设置弧形面。

在本实施例中，彩色结构层2-3和黑色电致变色层2-35为固态结构，白反射层2-2由酚醛树脂和分散的氧化钛组成，并通过旋涂法设置在第一基板2-1上。并且，白反射层2-2的厚度为18μm，粘接层2-21的厚度为17μm。

实施例三

本实施例的电致变色显示面板的结构基本与实施例一相同，其区别之处在于，本实施例未设置粘接层，而是通过采用具有粘性的白反射层来粘附电致变色像素阵列，其结构更简单、更易于制备。在本实施例中，白反射层的厚度为45μm。

实施例四

本实施例的电致变色显示面板的结构基本与实施例一相同，其区别之处在于，本实施例的本实施例在第一相对面和第二相对面上设置波浪形面。

综上所述：本发明的电致变色显示面板及电子纸在第一基板和第二基板之间设有电致变色像素阵列，在电致变色像素阵列中设置有黑色结构层和彩色结构层。通电时，黑色电致变色层变成黑色，断电时，黑色电致变色层为透明色；彩色结构层包括若干横向水平排布的红色、绿色、蓝色滤光片，该电致变色显示面板通过彩色结构层显示除黑色外的各种颜色。故，该电致变色显示面板既能显示黑色，又能显示其他颜色，其显示颜色丰富，并在电致变色像素阵列中的电极上设有不平整面，使两电极之间的电场的分布更均匀，从而加强其导电性效果、加快变色层的变色效果，且结构简单，易于制备。

该电致变色显示面板及电子纸将电致变色像素阵列以粘接的方式固定在白反射层上，省去了液态电致变色材料的封装步骤，并避免了位于间隙上方的电极因压力差而产生塌陷、易发生漏液的现象，节约了生产成本、提高了产品质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。