WO2013010474A1 - 基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏 - Google Patents

基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏 Download PDF

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Definitions

  • the current display technology can be divided into two categories: one is a paper display, and its main features are: display content by reflecting ambient light, easy to display in color, large viewing angle (close to 180°), and soft medium.
  • the other type is electronic display such as CRT, LCD, LED, etc.
  • the main features are: information can be refreshed quickly, relying on the internal illumination of the display to display content, it requires more energy to work, easy to make people tired when reading, the medium is not soft .
  • a matte film or a varnish having a diffuse reflection function is used as a diffuse reflection layer.
  • a matte film is used, a matte film is adhered to the electrode layer C with an insulating transparent adhesive such as a shadowless adhesive to obtain a diffuse reflection.
  • the varnish with diffuse reflection function is used, the varnish is directly coated on the electrode layer C, and then cured by light (UV) to obtain a diffuse reflection layer; finally, the sealant is sealed with a sealant.

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Abstract

一种基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，包括由下向上设置的承印层、印刷油墨层、透光层、电极层A、电控光开关层、电极层B、透明弹性层和电极层C。承印层为可折叠且可印刷的柔性绝缘材料，印刷油墨层为印刷在承印层上的CMYK油墨点阵，透光层为柔性透光材料，透明弹性层为TPE-热塑性弹性体，电控光开关层为PDLC薄膜，电极层A、电极层B和电极层C均为刻有电极矩阵的ITO导电薄膜层，电极层A和电极层C的电极矩阵方向相同，且与电极B的电极矩阵的方向垂直。该显示屏具有触摸功能，易于实现彩色化、响应速度快、驱动电压低、制作工艺简单、生产成本低。

Description

基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏
技术领域
本发明涉及一种基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，属于印刷领域，也属于电子领域。
背景技术
目前的显示技术可以分为两大类：一类是纸质显示，其主要特点是：通过反射环境光来显示内容，易于彩色显示，可视角大（接近180°），介质柔软。另一类是CRT、LCD、LED等电子显示，其主要特点是：信息可快速刷新，依靠显示器自身内部发光来显示内容，工作时需要消耗较多电能，阅读时容易使人疲劳，介质不柔软。
近十年来人们正在着力开发类纸反射式柔性显示器（俗称电子纸），试图克服前述两类显示技术的缺点而保留它们的优点，即使新的显示器具有柔性介质、可快速电控显示内容、通过反射环境光显示、低能耗、便携这些特点。对类纸反射式柔性显示器的研究和开发，目前国际上发展较快的是E-Ink、Phlips、IBM、贝尔实验室等国际公司的电泳技术，其显示原理是基于不同颜色（目前基本上是白色和黑色）的带电小球（置于微胶囊或微杯中）在电场作用下的电泳移动视线对外部环境光的反射而呈现两种完全不同的色彩。
目前基于电泳方式的柔性显示屏虽然取得了一定进展，但还存在响应速度慢（数百毫秒）、难于实现彩色（要用不同滤光片来实现彩色）、生产成本高等一系列问题需要解决。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术之不足，提供一种基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，该显示屏通过反射光来形成颜色视觉，具有触摸功能、易于彩色化、响应速度快、驱动电压低、制造工艺简单、成本低的优点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，包括承印层和附着在承印层上的印刷油墨层，从印刷油墨层由下向上至少附着有透光层、电极层A、电控光开关层、电极层B、透明弹性层和电极层C；承印层为可折叠且可印刷的柔性绝缘材料，印刷油墨层为用油墨印刷在承印层上产生的CMYK彩色油墨点阵，透光层为柔性透光材料，电控光开关层为聚合物分散液晶薄膜，透明弹性层为透光率在90%以上、邵氏硬度在10A以下、拉伸强度在1MPa以上的TPE-热塑性弹性体，电极层A、电极层B和电极层C均为刻有电极矩阵的ITO导电薄膜层，电极层A和电极层C的电极矩阵方向相同，且与电极层B的电极矩阵的方向垂直。
所述电极层C上附着有漫反射层；漫反射层为消光膜或具有漫反射功能的光油。
所述透光层和电极层A之间设有附着在透光层上的衬底层，电极层A附着在衬底层上，衬底层为ETEE塑料薄膜或PET塑料薄膜。
所述透光层为ETEE塑料薄膜、PET塑料薄膜或无影胶。
所述透明弹性层优选聚氨酯；透明弹性层的厚度为20μm~100μm。
所述显示屏的厚度不超过5mm。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、本发明提供的显示屏采用印刷油墨技术作为黑白和彩色显示的基础，采用印刷技术中成熟的调频加网方式，可以获得更高的分辨率，改善输出精度。同时利用印刷中的彩色视觉混合原理，通过印刷点阵反射光叠加得到各种色彩，彩色显示的解决方案技术较为成熟，实现方法简单有效而且色彩层次丰富。
2、本发明提供的显示屏是以聚合物分散液晶（PDLC）薄膜作为电控光开关，响应时间可以缩短到40ms之内，驱动电压可以减小到25v，明显优于目前主流的E-INK技术（响应时间约为150ms、驱动电压约为90v）。此外，PDLC薄膜不需要偏振片，以固态膜形式存在且制备工艺易实现，适用于辊对辊(Roll-to-Roll)连续性工艺流程，制作工艺简单，生产成本低，适合大规模生产。而以电光晶体作为电控光开关的显示屏，虽然响应时间短，但驱动电压比较高（约为443v），且固态膜的制备工艺复杂，成本高。与之相比，本发明的显示屏在驱动电压、制作工艺和生产成本等方面均具有明显优势。
3、目前采用TFT基板作为电极的显示屏，由于TFT基板是一个薄膜晶体管，不但结构复杂、成本高，且主要适用于有背光源的透射工作方式。而本发明的显示屏是采用ITO导电薄膜作为控制电极，结构更为简单，成本低，通过自然光的反射来实现显示，不需要专门光源，更符合人眼阅读习惯，此外采用消光膜或具有漫反射功能的光油作为漫反射层，可以消除反光，提高对比度，改善阅读舒适度。
4、本发明提供的显示屏中，电极层B、透明弹性层与电极层C组成了一个电容矩阵，当显示屏被触摸时，透明弹性层在外力作用下发生形变，改变了电极层B与电极层C的间距，使得该触摸点处由电极层B、透明弹性层与电极层C组成的电容大小发生改变，从而感知外部触摸，实现了触摸屏的功能。
5、本发明的各层采用薄膜，显示屏的厚度不超过5mm，使显示屏质量轻、易于柔性化。
附图说明
图1为实施例1提供的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的显示屏的底层为承印层，印刷油墨层附着在承印层上，从印刷油墨层由下至上依次附着有透光层、电极层A、电控光开关层、电极层B、透明弹性层、电极层C和漫反射层，显示屏的厚度不超过5mm。
承印层采用可折叠且可印刷的柔性绝缘材料，如纸张、塑料、布等。在承印层上印刷油墨，产生CMYK彩色油墨点阵，得到印刷油墨层。
透光层采用高透光性柔性材料，如ETEE（ETEE为四氟乙烯与乙烯的共聚物）塑料薄膜、PET塑料薄膜或无影胶，用于增加印刷油墨层和电控光开关层之间的距离，使该距离能够保证未通电状态下印刷油墨层被完全遮盖住不透光。
电极层A、电极层B和电极层C均为刻有电极矩阵的ITO导电薄膜层。当透光层为无影胶时，在透光层和电极层A之间加设一层附着在透光层上的衬底层，作为电极层A的ITO导电薄膜附着在衬底层上，衬底层为ETEE或PET塑料薄膜；当透光层为ETEE或PET塑料薄膜时，作为电极层A的ITO导电薄膜直接附着在透光层上。本实施例中的透光层为ETEE或PET，电极层A附着在透光层上。作为电极层B的ITO导电薄膜是附着在电控光开关层上的ITO镀层，作为电极层C的ITO导电薄膜是附着在透明弹性层上的ITO镀层。电极层A和电极层C的电极矩阵方向相同，且与电极层B的电极矩阵的方向垂直，本实施例中电极层A和电极层C的电极矩阵均为X轴方向，电极层B的电极矩阵为Y轴方向。
电控光开关层采用聚合物分散液晶（PDLC）薄膜，该层是显示屏的显示控制开关，通过控制印刷油墨层上的CMYK彩色油墨点阵实现彩色显示，一般来说，电控光开关层越厚，对比度越高。
透明弹性层采用透光率在90%以上、邵氏硬度在10A以下、拉伸强度在1MPa以上、厚度为20μm~100μm的TPE-热塑性弹性体，例如聚氨酯，该层起到支撑作用，将电极层B与电极层C分离。电极层B、透明弹性层与电极层C组成了一个电容矩阵，当显示屏被触摸时，透明弹性层在外力作用下发生形变，改变了电极层B与电极层C的间距，使得该触摸点处由电极层B、透明弹性层与电极层C组成的电容大小发生改变，从而感知外部触摸，实现了触摸屏的功能。
漫反射层采用消光膜或具有漫反射功能的光油，该层用于消除反光，改善显示屏的阅读效果。
实施例2
本实施例提供的显示屏的底层为承印层，印刷油墨层附着在承印层上，从印刷油墨层由下至上依次附着有透光层、衬底层、电极层A、电控光开关层、电极层B、透明弹性层和电极层C，显示屏的厚度不超过5mm。本实施例中透光层为无影胶，其他各层所用材料与实施例1相同。
本发明的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏的制备方法如下：
（1）采用凹版印刷方式在承印层上印刷油墨，产生CMYK彩色油墨点阵，得到附着有印刷油墨层的承印层，其工艺流程为：柔性基板准备→上版→调整规矩→正式印刷→印后处理。凹版印刷机的自动化程度高，制版质量好，而且工艺操作简单。
（2）在承印层上涂覆柔性透光材料如ETEE、PET塑料薄膜或无影胶，得到透光层。
（3）当透光层为ETEE或PET塑料薄膜时，在透光层上溅射透明氧化铟锡镀层得到ITO导电薄膜；当透光层为无影胶时，在无影胶上覆盖一层ETEE或PET塑料薄膜作为衬底层，在衬底层上溅射透明氧化铟锡镀层得到ITO导电薄膜；采用五掩膜工艺，即利用掩膜，通过多道相同的图形转移工艺，在制好的ITO导电薄膜完成电极矩阵的加工，得到电极层A。电极矩阵的加工图形转移工艺由光刻、曝光、刻蚀、清洗、检测等工序构成。
（4）采用聚合相分离方法制备出PDLC，并将其涂覆在电极层A上，采用光（UV）固化方法使其固化，得到电控光开关层。此过程具有工艺简单易控制、固化速度快、毒性小等优点。
（5）在电控光开关层上溅射透明氧化铟锡镀层，得到ITO导电薄膜，然后采用与电极层A相同的电极矩阵加工工艺，在该ITO导电薄膜上加工出电极矩阵，并且使其电极矩阵方向与电极层A的电极矩阵方向呈90°夹角，得到电极层B。例如电极层A的电极矩阵沿X轴方向，电极层B的电极矩阵沿Y轴方向。
（6）采用注塑工艺在电极层B上加工出TPE-热塑性弹性体，得到透明弹性层。
（7）在透明弹性层上溅射透明氧化铟锡镀层得到ITO导电薄膜，在该ITO导电薄膜上加工电极矩阵，使其电极矩阵方向与电极层A的电极矩阵方向相同，并与电极层B的电极矩阵方向呈90°夹角，得到电极层C。
（8）以消光膜或者具有漫反射功能的光油作为漫反射层，当采用消光膜时，用绝缘的透明的粘合剂如无影胶将消光膜粘贴在电极层C上，得到漫反射层；当采用具有漫反射功能的光油时，直接在电极层C上涂覆光油，然后光（UV）固化，得到漫反射层；最后用封口胶封口。
本发明的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏的显示原理为：
电控光开关层采用PDLC，它是将低分子液晶与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度，在未通电状态下，本身具有漫反射特性，呈乳白色，通电状态则为透明。电控光开关层控制CMYK彩色油墨点阵实现彩色显示，印刷油墨层形成彩色。对电控光开关层加适当电压后，由于液晶分子的定向排列，薄膜变为透明，显示印刷油墨层的色彩。对于非图文的空白区域不加电压，则电控光开关层中液晶分子混乱排列，薄膜具有一定的遮盖力，显示白色。

Claims (7)

  1. 一种基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，包括承印层和附着在承印层上的印刷油墨层，其特征在于：从印刷油墨层由下向上至少附着有透光层、电极层A、电控光开关层、电极层B、透明弹性层和电极层C；承印层为可折叠且可印刷的柔性绝缘材料，印刷油墨层为用油墨印刷在承印层上产生的CMYK彩色油墨点阵，透光层为柔性透光材料，电控光开关层为聚合物分散液晶薄膜，透明弹性层为透光率在90%以上、邵氏硬度在10A以下、拉伸强度在1MPa以上的TPE-热塑性弹性体，电极层A、电极层B和电极层C均为刻有电极矩阵的ITO导电薄膜层，电极层A和电极层C的电极矩阵方向相同，且与电极层B的电极矩阵的方向垂直。
  2. 根据权利要求1所述的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，其特征在于：电极层C上附着有漫反射层，漫反射层为消光膜或具有漫反射功能的光油。
  3. 根据权利要求1所述的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，其特征在于：透光层和电极层A之间设有附着在透光层上的衬底层，电极层A附着在衬底层上，衬底层为ETEE塑料薄膜或PET塑料薄膜。
  4. 根据权利要求1所述的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，其特征在于：透光层为ETEE塑料薄膜、PET塑料薄膜或无影胶。
  5. 根据权利要求1所述的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，其特征在于：透明弹性层为聚氨酯。
  6. 根据权利要求1或5所述的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，其特征在于：透明弹性层的厚度为20μm~100μm。
  7. 根据权利要求1所述的基于压容效应的印刷型柔性触摸显示屏，其特征在于：所述显示屏的厚度不超过5mm。
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