一种彩色光电显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示领域，尤其是彩色光电显示装置。

背景技术：

目前，电子纸显示在户外可穿戴设备、引导标示等领域的应用越来越广泛，而LCD与OLED等现有显示技术能耗较高，无法满足此类显示市场需求。当前一代的电泳电子纸显示市场主要由E-ink占领，但是其产品具有难以实现视频、彩色显示的缺点。

因此，该技术有必要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的是提供一种彩色光电显示装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种彩色光电显示装置，包括相对设置的上玻璃基板、下玻璃基板，还包括：填充在上基板和下基板之间的非极性液体像素，其中还包括表面带有电荷的颜料颗粒；所述装置还包括电源组件，所述上玻璃基板、下玻璃基板的表面均设有电极，所述电极及上玻璃基板、下玻璃基板分别与所述电源组件连接。

作为该技术方案的改进，所述装置还包括电荷控制剂及反电荷离子，所述电荷控制剂及反电荷离子均位于所述非极性液体像素中。

作为该技术方案的改进，所述装置还包括表面活性剂，所述表面活性剂位于所述非极性液体像素中。

进一步地，所述电源组件包括电压可调的交流电源，以及与所述交流电源连接的开关。

进一步地，所述表面带有电荷的颜料颗粒的颜色包括红色、绿色和蓝色。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的彩色光电显示装置，通过提出基于电动力学的新型显示原理，结合无水非极性流体中的电泳及电渗流现象，设计出新型彩色、视频显示电子纸材料与器件。该实用新型结合新的粒子与悬浊液体系、电泳和电渗流双重作用，制备出响应速度快、对比度高、成像稳定、高亮度的全彩显示器。本实用新型提出采用基于电动力学的显示原理，结合电泳与电渗流，可解决彩色和视频这两项现有电子纸显示性能瓶颈，拓宽电子纸显示技术应用范围，具有广泛的应用市场和巨大产业影响力。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的原理示意图；

图2是本实用新型另一实施例的原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1-2，本实用新型提供一种彩色光电显示装置，包括相对设置的上玻璃基板、下玻璃基板，还包括：填充在上基板和下基板之间的非极性液体像素，其中还包括表面带有电荷的颜料颗粒；所述装置还包括电源组件，所述上玻璃基板、下玻璃基板的表面均设有电极，所述电极及上玻璃基板、下玻璃基板分别与所述电源组件连接。

作为该技术方案的改进，所述装置还包括电荷控制剂及反电荷离子，所述电荷控制剂及反电荷离子均位于所述非极性液体像素中。

作为该技术方案的改进，所述装置还包括表面活性剂，所述表面活性剂位于所述非极性液体像素中。

进一步地，所述电源组件包括电压可调的交流电源，以及与所述交流电源连接的开关。

进一步地，所述表面带有电荷的颜料颗粒的颜色包括红色、绿色和蓝色。

优选的，本实用新型提供一种基于纳米颗粒悬浮液的彩色光电显示材料与器件，包括电源组件、相对的上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板与下玻璃基板之间形成调节区，所述调节区内填充有水性液体的像素，且调节区内要组分有表面带有电荷的颜料颗粒(如红色、绿色和蓝色)，电荷控制剂和反电荷离子混合物，所述上下玻璃基板的表面均设有电极，所述电极与上下玻璃基板分别连接电源组件的两极。其中，所述上下玻璃基板的上表面均布有若干电极。所述电源组件包括电压可调的交流电源和开关。所述电源组件包括交流电源和串联在交流电源上的电压控制器。通过集成电极结构在像素内施加与时间有关的电压，能够确定像素的开关状态。

在非水/非极性系统中研究电泳和电渗，能够制备新型的颗粒和悬浊液，并能将这个新的体系应用于显示器。

具有一定尺寸范围和电荷量的纳米颗粒，在电渗与电泳的作用下控制溶液中的纳米颗粒有序运动，并且与目标溶液形成具有一定导电性的悬浮液体。

通过控制使用的溶剂，表面活性剂，电荷控制剂，反电荷离子等，能够实现粒子运动的可控及分散稳定性。作用于表面带有电荷的颜料颗粒的电泳和对液体起作用并引起连续流动的电渗，并且通过添加荧光流体示踪粒子，实现液体流动的可视化。

本方案基于电动力学体系，结合电泳和电渗流双重作用，制备出响应速度快、对比度高、成像稳定、高亮度的全彩显示器。

目前，电泳和电渗透主要应用在含水极性溶液中，在这类溶液中固/液界面间的主要充电机理已为人熟知。在极性溶剂中，溶液中的电解质(例如NaCl)自发水解以形成离子，这是形成电渗的必要条件。对于中等或弱极性溶剂，电解质的水解仅部分发生或完全不发生，这导致液体表面电荷比极性体系中的数量低很多，有时可以达到几个数量级，但是这种情况下双电层的电容相对较低，所以电渗透仍然是可以实现的。此外，可以采用其他的措施，如用疏水层涂覆墙壁可以改善局部电场特性来达到电渗的效果。在非水性非极性溶剂对这些效应的研究比在含水极性溶剂中的研究要少得多，电渗法已被用作微流体装置中的流体泵送机构，电泳已被应用于实现显示器，特别是电子阅读器，流体像素包含被驱动以变得可见或不可见的(有色)带电粒子。

电泳是由施加的电场引起的带电粒子的定向运动，这种效应主要用于在液体内输送带电粒子只有当液体的电导率相对较低时，它才起作用，这意味着离子的存在数量很少，否则这些离子会积聚在带电粒子周围，并且中和其电荷，这种现象被称为电筛选。

电渗是液体相对于由电场引起的静止带电表面(例如微通道)的移动，这种效应是当液体与固体接触时，固体表面常因表面基团的解离或选择性地吸附溶液中某种离子而带电，由于电中性的要求，带电表面附近的液体中必有与固体表面电荷数量相等但符号相反的多余的带电离子，这些带电离子与固体的带电表面形成所谓的双电层(EDL)。双电层的特征厚度是所谓的离子溶液的德拜屏蔽长度λD。可以通过施加平行于壁的电场来将EDL液相中的反电荷离子发生移动，移动离子沿电场方向拖动大量液体运动。

本实用新型中，在非水/非极性系统中研究电泳和电渗，从理论和实验两方面，研究并制备新型的颗粒和悬浊液，并将这个新的体系应用于显示器。图1显示了在上下极板同时有导电电极存在的情况下，在不加电时，光线进入器件，反射的是悬浮颗粒自身的颜色，而当电场存在的情况下，如图2所示，在电场的作用下，悬浮颗粒会聚集在器件的一侧，从而使得入射光线打进来之后反射的是电极本身的颜色，能够显示不同的颜色。

本方案的设计流程如：

选择可用于全色显示器的硅涂覆有机颜料，同时用于粒子荧光标记，以便进行实验研究。

建立显示器件模型，通过模拟研究电场下的液体速度、粒子速度相对于液体的速度、粒子的排斥范围、粒子扩散(布朗运动)等。

设计和制造具有电极结构的微流控单元，用于对电动行为的驱动电压的系统研究。

表征流体的流变行为，以及颗粒的性质(尺寸，电荷，形状)的影响。

设计合适尺寸的电极与显示像素结构，应用器件的整体结构确保能提供足够的电压驱动液体和纳米颗粒的运动。

通过模拟与实验研究，对显示器件的关键参数进行优化。

系统的调控粒子的形状、电荷和大小将并研究它们对流体电动力学行为的影响。

研究不同离子的性质和浓度对液体的粘度、粒子的潜在聚类和电动力学行为的影响。

合成适用于彩色显示的彩色粒子(红色、绿色和蓝色)。

研究器件中的表面化学特性，通过改变电极结构的设计，溶液的成分比例，以及纳米粒子的带电量等，提升器件的显示性能。

将微流体单元的电渗和电泳行为表征为粒度、形状和电荷、流体性质、电极设计、驱动电压和表面化学等参数的系统变化的函数，总结出电动力学机理。

其中，1.在带电的上下两玻璃基板中加入交流电压，该电压要求能够驱动液体和纳米颗粒，在电压的作用下，使得带电粒子沿着电场方向移动；

2.该带电粒子是经过荧光标记的流体示踪粒子，能够实现液体流动的可视化；

3.当光线射入器件，射到可视化的粒子上时，能够反射出粒子的颜色；而当打到电极板上时，能够反射电极板的颜色，可以根据具体需求来调节粒子的具体位置，实现告诉彩色屏样机；

4.显示器由填充有非水性液体的像素组成，主要组分有表面带有电荷的颜料颗粒，电荷控制剂和反电荷离子。通过集成电极结构在像素内施加与时间有关的电压，两个协同效应就可以确定像素的状态(开或关)：作用于表面带有电荷的颜料颗粒的电泳和对液体起作用并引起连续流动的电渗。因此，与目前的电泳电子阅读器相比，更快的电渗原理用于将色素粒子移动到相对较大的像素区域，而较慢的电泳原理只用于在到达目标位置时将粒子固定在合适的位置。

具体的，电动显示器具有通过使用三原色层提供全色显示的潜力，同时通过具有大的单层透射率的优点，并保持良好的亮度(反射率)。

本方案首次提出在非极性无水流体材料中实现电动力学效应，并解释了其机理，从而能对此类粒子的运动进行有效的控制。其结合无水非极性流体中的电泳及电渗流现象，设计出新型彩色、视频显示电子纸材料与器件。该实用新型结合新的粒子与悬浊液体系、电泳和电渗流双重作用，制备出响应速度快、对比度高、成像稳定、高亮度的全彩显示器。本实用新型提出采用基于电动力学的显示原理，结合电泳与电渗流，可解决彩色和视频这两项现有电子纸显示性能瓶颈，拓宽电子纸显示技术应用范围，具有广泛的应用市场和巨大产业影响力。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。