本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種彩色電子紙及其制備方法。

背景技術(shù)：

電子紙是一種新型的電子顯示設(shè)備，目前的電子紙產(chǎn)品一般采用膽固醇液晶顯示技術(shù)、電泳顯示技術(shù)(EPD)以及電潤(rùn)濕顯示技術(shù)等。其中以電泳顯示技術(shù)為最有前途的技術(shù)途徑，電泳顯示技術(shù)應(yīng)用最多的媒介是電子墨水(E-ink)。

電泳(Electrophoresis，簡(jiǎn)稱(chēng)EP)現(xiàn)象即帶電荷的顆粒在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生移動(dòng)，向著與其電性相反的電極移動(dòng)，利用電泳現(xiàn)象制備得到的顯示面板即電泳顯示面板。如圖1所示，一種利用電泳現(xiàn)象來(lái)達(dá)到顯示對(duì)比的效果的電子紙，其包括上基板和下基板，上基板和下基板之間設(shè)置有若干個(gè)微膠囊(微膠囊的直徑為微米級(jí))，微膠囊內(nèi)包含有若干個(gè)帶電的黑色顆粒和帶電的白色顆粒，黑色顆粒和白色顆粒的電荷極性相反(分別為+和-)，黑色顆粒和白色顆粒根據(jù)施加于其上的電場(chǎng)在上基板和下基板之間發(fā)生上下移動(dòng)。因此，只要適當(dāng)?shù)貙?duì)上述微膠囊施加一定電壓，就能使帶電顆粒產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生白色與黑色的不同組合，最終實(shí)現(xiàn)圖文的顯示。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，電泳現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，電泳速度主要與電泳液的黏度、顆粒電荷量(永久帶電或誘導(dǎo)帶電)、電解液介電性質(zhì)、外加電場(chǎng)大小、電極間距離等因素相關(guān)，電泳速度影響到電子紙的響應(yīng)速度。

目前對(duì)電子紙的研究，投入的人力和物力主要集中在驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(例如TFT)的設(shè)計(jì)思路上；由于電子墨水一般只能黑白顯示，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)彩色顯示，因此目前的電子紙以黑白畫(huà)面的居多，大大限制了電子紙的應(yīng)用范圍。

可見(jiàn)，設(shè)計(jì)一種能實(shí)現(xiàn)彩色顯示的電子紙，豐富電子紙的顯示色彩，成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提供一種可以實(shí)現(xiàn)彩色顯示的彩色電子紙及其制備方法。

解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是

一種彩色電子紙，包括多個(gè)像素單元，所述彩色電子紙包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，其特征在于，在所述第一基板的靠近所述第二基板的側(cè)面上設(shè)置微結(jié)構(gòu)；每個(gè)所述像素單元包括：

設(shè)置在所述第一基板上的第一電極；

設(shè)置在所述第二基板上的第二電極和彩色濾光片，所述彩色濾光片位于所述第二電極靠近所述第一基板的一側(cè)；且所述第二電極能夠?qū)⒄丈淦浔砻娴墓膺M(jìn)行反射；

設(shè)置在所述微結(jié)構(gòu)靠近所述第二基板的一側(cè)的介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層的折射率，能夠在所述第一電極和所述第二電極之間所形成的電場(chǎng)的作用下發(fā)生變化。優(yōu)選的是，所述介質(zhì)層包括：電致變色層、離子存儲(chǔ)層，以及設(shè)置在所述電致變色層與所述離子存儲(chǔ)層之間的電解液層；其中，所述電致變色層與所述微結(jié)構(gòu)接觸。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述電致變色層上具有與所述微結(jié)構(gòu)相配合的圖案，以使所述電致變色層與所述微結(jié)構(gòu)完全接觸。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述電致變色層的厚度為100nm至10μm。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述離子存儲(chǔ)層的厚度為10nm至10μm。

優(yōu)選的是，所述第一電極位于所述第一基板與所述微結(jié)構(gòu)所在層之間。

優(yōu)選的是，所述第一電極位于所述微結(jié)構(gòu)所在層靠近所述第二基板的一側(cè)。

優(yōu)選的是，所述微結(jié)構(gòu)材料的折射率大于1.7。

優(yōu)選的是，所述微結(jié)構(gòu)的形狀包括半球形、四角錐形、圓錐形中的任意一種。

優(yōu)選的是，所述彩色電子紙還包括位于所述第一基板和第二基板之間、用于劃分像素單元的像素隔離擋墻。

優(yōu)選的是，所述彩色濾光片的顏色包括：紅色、綠色、藍(lán)色、黑色中的任意一種，且任意兩相鄰的所述像素單元中的彩色濾光片的顏色不同。

解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種彩色電子紙的制備方法，包括在第一基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟，其中所述彩色電子紙包括多個(gè)像素單元；形成每個(gè)所述像素單元的步驟包括：在所述第一基板上通過(guò)構(gòu)圖工藝形成包括第一電極的圖形；在第二基板上通過(guò)構(gòu)圖工藝形成第二電極和彩色濾光片，所述彩色濾光片位于所述第二電極靠近所述第一基板的一側(cè)；且所述第二電極能夠?qū)⒄丈淦浔砻娴倪M(jìn)行反射；在所述第一基板和所述第二基板之間形成介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層的折射率，能夠在所述第一電極和所述第二電極之間所形成的電場(chǎng)的作用下發(fā)生變化。優(yōu)選的是，所述在所述第一基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟，具體包括：

在所述第一基板上形成透明材料薄膜；

通過(guò)構(gòu)圖工藝形成微結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的是，所述介質(zhì)層包括：電致變色層、離子存儲(chǔ)層，以及設(shè)置在所述電致變色層與所述離子存儲(chǔ)層之間的電解液層；所述第一基板和所述第二基板之間形成介質(zhì)層的步驟具體包括：

在形成所述微結(jié)構(gòu)的所述第一基板上形成電致變色層；

在形成所述彩色濾光片的所述第二基板上形成離子存儲(chǔ)層；

在形成所述有電致變色層的所述第一基板或者在形成所述有離子存儲(chǔ)層的所述第二基板上滴入電解液形成電解液層。

本發(fā)明具有如下有益效果：

由于本發(fā)明的電子紙的每個(gè)像素單元中均設(shè)置有介質(zhì)層，且該介質(zhì)層在給第一電極和第二電極施加電壓后所形成的電場(chǎng)的控制下，折射率發(fā)生改變。具體的，當(dāng)給第一電極和第二電極施加電壓以使介質(zhì)層的折射率等于微結(jié)構(gòu)的折射率時(shí)，此時(shí)外界光線(xiàn)則可以依次經(jīng)過(guò)微結(jié)構(gòu)、介質(zhì)層和彩色濾光片后到達(dá)反射片，再由反射片將光反射，并依次經(jīng)過(guò)彩色濾光片、介質(zhì)層和微結(jié)構(gòu)射出來(lái)，最終從第一基板的顯示面?zhèn)壬涑雠c彩色濾光片顏色相同的光；當(dāng)給第一電極和第二電極施加電壓以使介質(zhì)層的折射率小于微結(jié)構(gòu)的折射率時(shí)，此時(shí)外界光線(xiàn)將在微結(jié)構(gòu)與所述介質(zhì)層所接觸的界面發(fā)生全反射，以實(shí)現(xiàn)白色顯示。由此可以看出本發(fā)明所提供的電子紙可以實(shí)現(xiàn)彩色顯示。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的電子紙的工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的彩色電子紙實(shí)現(xiàn)彩色顯示的示意圖；

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的彩色電子紙實(shí)現(xiàn)白色顯示的示意圖；

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的彩色電子紙的制備方法的流程圖。

其中附圖標(biāo)記為：10、第一基板；11、第一電極；12、微結(jié)構(gòu)；20、第二基板；21、第二電極；22、彩色濾光片；30、介質(zhì)層；31、電致變色層；32、電解液層；33、離子存儲(chǔ)層。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

結(jié)合圖2和3所示，本實(shí)施例提供一種彩色電子紙，劃分為多個(gè)像素單元，所述彩色電子紙包括相對(duì)設(shè)置的第一基板10和第二基板20，且在所述第一基板10的靠近所述第二基板20的側(cè)面上設(shè)置微結(jié)構(gòu)12；每個(gè)所述像素單元包括：設(shè)置在所述第一基板10上的第一電極11；設(shè)置在所述第二基板20上的第二電極21和彩色濾光片22，彩色濾光片22位于所述第二電極21靠近所述第一基板10的一側(cè)，且所述第二電極21能夠?qū)⒄丈淦浔砻娴墓膺M(jìn)行反射；設(shè)置在所述微結(jié)構(gòu)12靠近第二基板20一側(cè)的介質(zhì)層30，且介質(zhì)層30的折射率，能夠在所述第一電極11和所述第二電極21之間所形成的電場(chǎng)的作用下發(fā)生變化。

由于本實(shí)施例的電子紙的每個(gè)像素單元中均設(shè)置有介質(zhì)層30，且該介質(zhì)層30在給第一電極11和第二電極21施加電壓后所形成的電場(chǎng)的控制下，折射率發(fā)生改變。具體的，當(dāng)給第一電極11和第二電極21施加電壓以使介質(zhì)層30的折射率等于微結(jié)構(gòu)12的折射率時(shí)，此時(shí)外界光線(xiàn)則依次經(jīng)過(guò)微結(jié)構(gòu)12、介質(zhì)層30和彩色濾光片22后到達(dá)反射片，再由反射片將光反射，并依次經(jīng)過(guò)彩色濾光片22、介質(zhì)層30和微結(jié)構(gòu)12射出來(lái)，最終從第一基板10的顯示面?zhèn)壬涑雠c彩色濾光片22顏色相同的光；當(dāng)給第一電極11和第二電極21施加電壓以使介質(zhì)層30的折射率小于微結(jié)構(gòu)12的折射率時(shí)，此時(shí)外界光線(xiàn)將在微結(jié)構(gòu)12與所述介質(zhì)層30所接觸的界面發(fā)生全反射，以實(shí)現(xiàn)白色顯示。由此可以看出本實(shí)施例所提供的電子紙可以實(shí)現(xiàn)彩色顯示。

其中，在本實(shí)施中優(yōu)選的將第一電極11設(shè)置在第一基板10靠近所述第二基板20的一側(cè)，第二電極21和彩色濾光片22依次設(shè)置在第二基板20靠近第一基板10的一側(cè)。該種設(shè)置方式可以將第一電極11和第二電極21在施加電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)有效的作用于介質(zhì)層30上。當(dāng)然，也可以將第一電極11設(shè)置在第一基板10背離所述第二基板20的一側(cè)，彩色濾光片22和第二電極21依次設(shè)置在第二基板20背離第一基板10的一側(cè)。

作為本實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，其中介質(zhì)層30由電致變色層31、離子存儲(chǔ)層33，以及設(shè)置在所述電致變色層31與所述離子存儲(chǔ)層33之間的電解液層32構(gòu)成。

具體的，對(duì)于彩色電子紙中的一個(gè)像素單元，其包括：位于第一基板10的第一電極11，微結(jié)構(gòu)12位于第一電極11靠近第二基板20的側(cè)面上(微結(jié)構(gòu)12的折射率與第一電極11的折射率相當(dāng)或者相等)，與微結(jié)構(gòu)12接觸的電致變色層31，位于電致變色層31靠近第二基板20一側(cè)的電解液層32，位于電解液層32靠近第二基板20一側(cè)的離子存儲(chǔ)層33，在第二基板20靠近第一基板10一側(cè)依次設(shè)置第二電極21和彩色濾光片22。

在此需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的第一電極11和微結(jié)構(gòu)12的折射率相當(dāng)于或者相等，此時(shí)可以將兩者位置互換，也即電致變色層31與第一電極11接觸，當(dāng)?shù)谝浑姌O11位于微結(jié)構(gòu)12和介質(zhì)層30之間時(shí)，優(yōu)選的，第一電極11采用均一厚度，且第一電極11和微結(jié)構(gòu)12完全接觸，電致變色層31的一側(cè)與第一電極11完全接觸。

其中，在給第一電極11和第二電極21施加電壓后，電致變色層31在電解液層32中的電解液的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，此時(shí)電致變色層31的折射率將會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)控制電致變色層31的折射率等于微結(jié)構(gòu)12的折射率時(shí)，外界光線(xiàn)可以透過(guò)微結(jié)構(gòu)12照射至彩色濾光片22上，再經(jīng)過(guò)第二電極21的反射作用，射出彩色光，實(shí)現(xiàn)彩色顯示；當(dāng)控制電致變色層31的折射率小于微結(jié)構(gòu)12的折射率時(shí)，外界光線(xiàn)則在微結(jié)構(gòu)12與電致變色層31的接觸界面發(fā)生全反射，射出白光，實(shí)現(xiàn)白色顯示。在彩色顯示和白色顯示過(guò)程中離子存儲(chǔ)層33則維持電致變色層31當(dāng)前狀態(tài)的折射率，以實(shí)現(xiàn)彩色電子紙的雙穩(wěn)態(tài)。

其中，電致變色層31上具有與所述微結(jié)構(gòu)12相配合的圖案(例如微結(jié)構(gòu)12為球狀，此時(shí)電致變色層31則為內(nèi)凹結(jié)構(gòu))，以使所述電致變色層31與所述微結(jié)構(gòu)12完全接觸，因此在進(jìn)行白色顯示時(shí)，在電致變色層31與微結(jié)構(gòu)12接觸的界面將最大限度的將外界光線(xiàn)反射出微結(jié)構(gòu)12。優(yōu)選的，電致變色層31的厚度為100nm至10μm。此處的“厚度”是指電致變色層31最厚的位置的厚度。當(dāng)然，也可以根據(jù)具體情況具體設(shè)定。

其中，離子存儲(chǔ)層33的厚度為10nm至10μm，當(dāng)然，也可以根據(jù)具體情況具體設(shè)定。

其中，本實(shí)施例中的微結(jié)構(gòu)12材料的折射率大于1.7，形狀則可以選取半球形、四角錐形、圓錐形中的任意一種。

其中，上述的彩色電子紙還可以包括位于所述第一基板10和第二基板20之間、用于劃分像素單元的像素隔離擋墻。該像素隔離擋墻可以使得在進(jìn)行彩色顯示時(shí)防止各個(gè)像素單元的顏色發(fā)生串?dāng)_。當(dāng)然，如果本實(shí)施例中的電解液層32中的電解液為凝膠狀態(tài)時(shí)，此時(shí)也可以不設(shè)置像素隔離擋墻。

其中，上述的彩色電子紙的彩色濾光片22的顏色包括：紅色R、綠色G、藍(lán)色B、黑色中的任意一種，且任意兩相鄰的所述像素單元中的彩色濾光片22的顏色不同。當(dāng)然，也不局限于這幾種顏色，也可以是其他顏色的濾光片。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供一種彩色電子紙的制備方法，其可用于制備實(shí)施例1中的彩色電子紙。該制備方法包括在第一基板10上形成微結(jié)構(gòu)12的步驟，其中所述彩色電子紙劃分為多個(gè)像素單元；以及對(duì)于每個(gè)所述像素單元在所述第一基板10上第一電極11；在第二基板20上依次形成第二電極21和彩色濾光片22，且所述第二電極21能夠?qū)⒄丈淦浔砻娴墓膺M(jìn)行反射；在所述第一基板10和所述第二基板20之間形成介質(zhì)層30，且所述介質(zhì)層30的折射率，能夠在所述第一電極11和所述第二電極21之間所形成的電場(chǎng)的作用下發(fā)生變化。

其中，介質(zhì)層30可以包括：電致變色層31、離子存儲(chǔ)層33，以及設(shè)置在所述電致變色層31與所述離子存儲(chǔ)層33之間的電解液層32。以下結(jié)合具體制備過(guò)程對(duì)本實(shí)施例中的彩色電子紙的制備方法進(jìn)行說(shuō)明，如圖4所示。其中，在以下步驟中先形成第一基板10上的各層結(jié)構(gòu)，還是先形成第二基板20上的各層結(jié)構(gòu)均可。但在本實(shí)施例中以先形成第一基板10上的各層結(jié)構(gòu)，再形成第二基板20上的各層結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。其中，在以下步驟中，構(gòu)圖工藝，可只包括光刻工藝，或，包括光刻工藝以及刻蝕步驟，同時(shí)還可以包括打印、噴墨等其他用于形成預(yù)定圖形的工藝；光刻工藝，是指包括成膜、曝光、顯影等工藝過(guò)程的利用光刻膠、掩模板、曝光機(jī)等形成圖形的工藝。形成薄膜通常有沉積、涂敷、濺射等多種方式。可根據(jù)本實(shí)施例中所形成的結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的構(gòu)圖工藝。該制備方法具體包括如下步驟：

步驟一、在第一基板10上形成第一電極11的材料薄膜，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成包括各個(gè)像素單元的第一電極11的圖形。

步驟二、在形成有第一電極11的第一基板10上形成透明材料薄膜，并采用構(gòu)圖工藝形成微結(jié)構(gòu)12，具體采用納米壓印的方式形成微結(jié)構(gòu)12。

步驟三、在形成有微結(jié)構(gòu)12的第一基板10上形成電致變色層31的材料薄膜，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成電致變色層31。

步驟四、在第二基板20上形成第二電極21的材料薄膜，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成包括各個(gè)像素單元的第二電極21的圖形。

步驟五、在形成有第二電極21的第二基板20上形成彩色濾光片22的材料薄膜，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成各個(gè)像素單元中的彩色濾光片22。優(yōu)選的，兩相鄰的彩色濾光片22的顏色不同。

步驟六、在形成彩色濾光片22的第二基板20上形成離子存儲(chǔ)層33。

步驟七、在形成有電致變色層31的第一基板10上，滴入電解液形成電解液層32；或者在形成有離子存儲(chǔ)層33的第二基板20上滴入電解液形成電解液層32。

步驟八、將完成上述步驟的第一基板10和第二基板20相互對(duì)盒，完成彩色電子紙的制備。

在此需要說(shuō)明的是，步驟一和步驟二可以互換。

采用上述方法所形成的彩色電子紙，在給第一電極11和第二電極21施加電壓后，電致變色層31在電解液層32中的電解液的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，此時(shí)電致變色層31的折射率將會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)控制電致變色層31的折射率等于微結(jié)構(gòu)12的折射率時(shí)，外界光線(xiàn)可以透過(guò)微結(jié)構(gòu)12照射至彩色濾光片22上，再經(jīng)過(guò)第二電極21的反射作用，射出彩色光，實(shí)現(xiàn)彩色顯示；當(dāng)控制電致變色層31的折射率小于微結(jié)構(gòu)12的折射率時(shí)，外界光線(xiàn)則在微結(jié)構(gòu)12與電致變色層31的接觸界面發(fā)生全反射，射出白光，實(shí)現(xiàn)白色顯示。在彩色顯示和白色顯示過(guò)程中離子存儲(chǔ)層33則維持電致變色層31當(dāng)前狀態(tài)的折射率，以實(shí)現(xiàn)彩色電子紙的雙穩(wěn)態(tài)。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。