基于PDLC材料的柔性电子纸显示器件的研究

发布时间：2020-09-18 20:51

　　柔性电子纸显示技术作为一种新型显示技术,凭借其体积小、重量轻、低功耗、被动发光等特点成为现代显示技术研究的重要方向之一。现有的柔性显示器件多采用OLED为技术方案,在柔性程度上因为受限于基板材料的特性,并不能实现真正的柔性。而PDLC(聚合物分散液晶)作为显示材料具有对比度较高、响应时间较快、被动发光显示、易于制成柔性面板的特点,在柔性电子纸技术领域有着诸多先天优势。本课题以PDLC为显示材料,研究制备被动发光的柔性显示器件。本文首先对PDLC显示薄膜的基本显示原理与物理结构进行了阐述,然后分析了 PDLC显示薄膜的色彩调控的原理,即饱和度调控。通过对色彩学的相关研究,给出了对于PDLC电子纸的全彩色显示的色彩测量与计算的方法。之后,以北京某厂家生产制备的PDLC薄膜为样品,对PDLC薄膜材料的基本光电特性进行了实验探究。在完成了对PDLC薄膜样品的基本光电特性的测量之后,对显示器件像素的基本结构进行了设计。在彩色显示的结构中,通过对人眼彩色感知的原理与色彩混合原理的分析,最终决定RGB作为亚像素的三基色。之后,在基本像素结构的基础上,提出了散列式与矩阵式两种像素阵列的排列形式,并对各自存在的优缺点进行了分析对比。对于PDLC显示器件的驱动,本文提出了多灰度等级模拟电压驱动和时分控制波形驱动两种方案。经过对两种方案的分析对比,决定采用时分控制波形驱动的方案,通过波形叠加的方式产生占空比不同的电压波形,从而实现PDLC多级灰度的控制。对应矩阵式的像素结构,分析了现有电泳式电子纸显示器件中TFT基板的电路结构形式,决定采用电泳式电子纸TFT基板进行矩阵式PDLC材料的驱动方案测试。最后,课题采用高压输出芯片HV583完成了 PDLC材料的8级灰度驱动显示。显示效果的分析表明,通过HV583配合公共极的电压变化可以实现PDLC的多级灰度显示驱动。使用电泳TFT基板驱动PDLC材料的实验结果表明,使用TFT基板可以实现PDLC的矩阵式逐行刷新显示。且通过与电泳式显示材料的动态显示的对比,发现PDLC在动态显示的效果上比传统的电泳式显示器件有很大的提高。
【学位单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN141
【部分图文】：

电子书阅读器,电子纸

图１－１邋Ｋｉｎｄｌｅ系列电子书阅读器逡逑

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ＳｉＰｉｘ的技术原理类似，也用电极的极性变化来改变反射面的颜色，不同之逡逑处在于ＳｉＰｉｘ使用的是微杯专利技术，在微杯中填充有色液体和白色小球，当白逡逑色小球上浮到显示面时显示白色，下沉到驱动面则显示液体颜色，如图１－３所示。逡逑ＳｉＰｉｘ电子纸显示器件采用卷对卷（Ｒｏｌｌ邋ｔｏ邋Ｒｏｌｌ）的制程工艺，在大批量生产中具逡逑有成本优势。逡逑ｆ邋ｔ邋ｔ邋ｔ逡逑显不面逡逑ｆｉｒａｍ逡逑＋邋＋邋＋邋￣邋＿邋—逡逑图丨－３微杯技术电泳显示原理示意图逡逑电湿润技术的基本原理是利用电极平面的电荷对界面液体张力的影响，使显逡逑示液滴与平面的接触角发生变化，从而引起液滴的收缩和扩张进而导致显示颜色逡逑的变化［６］。当没有对电极施加电压时，着色的液体平铺在显示空间，显示黑色；逡逑当对电极部分加电压时，着色液体受电场作用向一端聚集，显示白色，如图１－４逡逑所示。逡逑４逡逑

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出对光线的强烈散射，呈现乳白色；当施加的电压达到一定阈值，胆固醇液晶分逡逑子的螺旋轴被打破，分子沿着电场方向排列，表现出对光线透射的特性，此时显逡逑示液晶盒底部基材的颜色。如图１－５所示。逡逑＃＃＃＃＃逦！！ｒ！？！！！！？！！！逡逑ｉ＃Ｓｉｉ邋＼＼ｖ＇＇＼＼％４＾＼ｗｖ＼＼＾ｒ邋！！！！！！Ｊ（Ｉ！！！！逡逑图１－５胆固醇液品显７Ｋ原理不意图逡逑微机电系统（ＭＥＭＳ）的显示原理是在通过在玻璃基板上覆盖薄膜，在玻璃逡逑之下是一层反光膜，两者之间有一层薄薄的空气层，通过薄膜、空气层和反射板逡逑之间的光干涉达到黑白甚至彩色显示的Ｒ的。如图１－６所示。逡逑图１－６微机电系统显示原理示意图逡逑电子粉流（ＱＲ－ＬＰＤ）技术为日本普利司通公司开发，同样是使用黑白带电逡逑颗粒完成显示，不过其使用的载体为纳米级别的电子粉末，且其中没有介质。显逡逑示的原理与电泳式电子纸的显示原理类似，在驱动电极施加适当的正负电压，控逡逑制有色电子粉流位置，进而实现图像显示。如图１－７所示。逡逑５逡逑

【参考文献】