專利名稱：一種可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子紙，尤其涉及一種可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙。
背景技術：
隨著科技的發展和半導體技術的不斷進步，電子紙顯示裝置以其高對比度、低功耗、輕薄等優勢，逐漸受到技術人員和消費者的青睞。簡而言之，電子紙顯示(ElectronicPaper Display,EPD)裝置是新一代的顯示裝置,其對比度極高(比普通紙張的顯示對比度
還要高)，在日光照射下也不會損壞，重量輕且厚度薄。由于EH)裝置只有在刷新屏幕時才用電，并且在斷電時仍然保持顯示，因而功率損耗也較低。一般來說，電子紙中的顯示單元主要分為白色顆粒和黑色顆粒兩種，通過白色顆粒來反射外部的環境光，通過黑色顆粒或黑色溶液也吸收光，從而達到黑白顯示的效果。然而，在傳統電子紙的一種設計方案中，往往必須借助外部環境光來顯示圖像(該顯示方式稱為被動顯示模式)，若在沒有外部光的情形下，電子紙就無法顯示。此外，另一設計方案雖可設置一外置的背光源，通過該背光源照射顯示單元來進行顯示，但背光源出射光線的均勻性十分難控制，并且還要時常收起該外置背光，操作較為繁瑣。有鑒于此，如何設計一種新穎的電子紙，使其能夠在主動發光與被動發光之間自由切換，在保證正常顯示的情形下，還可節約能源，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。
發明內容
針對現有技術中的電子紙所存在的上述缺陷，本發明提供了一種可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙。依據本發明的一實施方式，提供了一種可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙，電子紙包括一 EPD(Electronic Paper Display,電子紙顯不)基板；一 TFT (Thin Film Transistor,薄膜晶體管)基板，與所述EPD基板相對設置；一顯示模塊，設置于所述EH)基板和所述TFT基板之間，所述顯示模塊包括多個顯示單元，藉由所述顯示單元來顯示圖像；以及—切換開關，用于將所述電子紙切換為主動發光模式或被動發光模式；其中，當所述電子紙處于主動發光模式時，藉由一反射單元將背光源出射的背光反射至所述多個顯示單元，從而使所述顯示單元顯示圖像。在一實施例中，該電子紙還包括一光傳感器，用于檢測來自外部的環境光，如果未檢測到環境光，則藉由所述切換開關將所述電子紙切換至所述主動發光模式。在一實施例中，當所述電子紙處于被動發光模式時，所述背光源關閉；當所述電子紙處于主動發光模式時，所述背光源打開。
在一實施例中，反射單元設置于一透明層和一平坦層之間，所述透明層設置于TFT基板上方，所述平坦層設置于一黑矩陣層的下方。進一步，該反射單元設置于每三個顯示單元的中間位置。此外，為保證反射單元反射的光能夠照射到距離較遠的顯示單元，可將反射單元設置為錐形結構，并且該錐形結構的頂角為145度。在一實施例中，將TFT基板一側的控制電極設置成交錯分布的一第一電極和一第二電極，所述第一電極的寬度不同于所述第二電極的寬度。進一步，第一電極和第二電極由不同的薄膜晶體管進行控制。在一實施例中，該背光源為一有機發光二極管(OLED, Organic Light EmittingDiode)。采用本發明的可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙，若沒有檢測到外部的環境光，該電子紙藉由切換開關將其切換為主動發光模式，并且在該模式下，通過反射單元將背光源出射的背光反射到多個顯示單元，進而顯示圖像。此外，當檢測到外部的環境光 時，該電子紙藉由切換開關將其從主動發光模式切換為被動發光模式，背光源關閉，從而節約能源。
讀者在參照附圖閱讀了本發明的具體實施方式
以后，將會更清楚地了解本發明的各個方面。其中，圖I繪不依據本發明的一實施方式,可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙的外觀結構示意圖；圖2A繪示圖I的電子紙在被動發光模式中進行圖像顯示的原理示意圖；圖2B繪示圖I的電子紙在主動發光模式中進行圖像顯示的原理示意圖；圖3(a)繪示圖2A的電子紙在顯示白色時，控制電極的極性分布示意圖；圖3(b)繪示圖2A的電子紙在顯示黑色時，控制電極的極性分布示意圖；圖4繪示圖2B的電子紙在主動發光模式下進行圖像顯示的第一實施例；圖5繪示圖2B的電子紙在主動發光模式下進行圖像顯示的第二實施例；以及圖6繪示圖I的電子紙中，對TFT基板上的第一電極和第二電極進行控制的電路示意圖。
具體實施例方式為了使本申請所揭示的技術內容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發明的下述各種具體實施例，附圖中相同的標記代表相同或相似的組件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例并非用來限制本發明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進行繪制。下面參照附圖，對本發明各個方面的具體實施方式
作進一步的詳細描述。圖I繪示依據本發明的一實施方式，可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙的外觀結構示意圖。圖2A繪示圖I的電子紙在被動發光模式中進行圖像顯示的原理示意圖。圖2B繪示圖I的電子紙在主動發光模式中進行圖像顯示的原理示意圖。參照圖I、圖2A和圖2B，本發明的電子紙包括一 EH)基板201、一背光源200、一 TFT基板202、一顯示模塊和一切換開關104。其中，TFT基板202與ETO基板201相對設置，顯示模塊位于EH)基板201和TFT基板202之間。該顯示模塊包括多個顯示單元,藉由這些顯示單元來進行圖像顯示。例如,顯示單元包括多個白色小球狀的顆粒以及多個黑色小球狀的顆粒，利用白色顆粒來反射光線并且利用黑色顆粒來吸收光線，從而實現圖像的黑白顯示。該切換開關104用來將電子紙切換為主動發光模式或被動發光模式。在此，主動發光模式是指電子紙無需借助于外部的環境光，而采用內部設置的背光源來提供出射至顯示單元的光；被動發光模式是指電子紙無需打開背光源，而只需利用外部的環境光來提供給顯示單元的狀態。需要特別指出的是，本發明的電子紙還包括一反射單元208，用于反射來自背光源200出射的光線。更具體地，當電子紙處于主動發光模式時，背光源200出射的背光到達該反射單元208，其對應的反射光線出射至顯示單元的白色顆粒，進而顯示白色圖像。如果對應的反射光線出射至顯示單元的黑色顆粒，則由于黑色顆粒的吸光作用，在相應的位置顯 示黑色圖像。在一實施例中，該電子紙還包括一光傳感器102。該光傳感器102用來檢測來自外部的環境光是否存在。當光傳感器102未檢測到環境光時,可發出一指不信號(如光信號或聲音信號)，然后用戶只需操作切換開關(諸如按壓切換按鈕)，就可將電子紙轉換到主動發光模式進行圖像顯示。此外，為了節約能源，當電子紙處于被動發光模式時，關閉背光源 200。如圖2A所示，當外部的環境光存在時，環境光入射至顯示單元的黑色顆粒表面和白色顆粒表面。如前所示，入射到黑色顆粒表面的光線被吸收，而入射到白色顆粒表面的光線被反射。在此情形下，位于TFT基板202下方的背光源200無需開啟，并且位于黑色矩陣層206下方的反射單元208并沒有任何光線發生反射。如圖2B所示，當外部的環境光不存在時，通過切換開關104將電子紙切換為主動發光模式，此時，位于TFT基板202下方的背光源200開啟。從背光源200出射的光經由反射單元208發生反射。反射后的一部分光線到達黑色顆粒，從而被黑色顆粒吸收，反射后的另一部分光線到達白色顆粒，并且在白色顆粒的表面發生二次反射，從而在相應位置顯示白色。應當理解，在調整白色顆粒和黑色顆粒的位置時，還需借助于EH)基板201 —側的電極203的電極極性與TFT基板202 —側的電極204的電極極性予以配合。圖3(a)繪示圖2A的電子紙在顯示白色時，控制電極的極性分布示意圖，圖3(b)繪示圖2A的電子紙在顯示黑色時，控制電極的極性分布示意圖。在此，不妨以白色顆粒帶正電且黑色顆粒帶負電為例進行說明。參照圖3 (a)，當電子紙處于被動發光模式時，將EI3D基板201 —側的電極203設置為負極性，將TFT基板202 —側的電極204設置為正極性。容易知曉，帶正電的白色顆粒被吸引至EH)基板201 —側，而帶負電的黑色顆粒被吸收至TFT基板202 —側。因而，當外部的環境光入射至電子紙時發生反射，從而顯示白色。參照圖3 (b)，當電子紙處于被動發光模式時，將EI3D基板201 —側的電極203設置為正極性，將TFT基板202 —側的電極204設置為負極性。容易知曉，帶正電的白色顆粒被吸引至TFT基板202 —側，而帶負電的黑色顆粒被吸引至EH)基板201 —側。因而，當外部的環境光入射至電子紙時被黑色顆粒吸收，從而顯示黑色。圖4繪示圖2B的電子紙在主動發光模式下進行圖像顯示的第一實施例。參照圖4，該反射單元位于相鄰的兩個顯示單元之間。從垂直方向看，該反射單元設置于一透明層和一平坦層之間，該透明層設置于TFT基板202的上方，而該平坦層設置于黑矩陣層206的下方。在一實施例中，該反射單元設置于每三個顯示單元的中間位置。此夕卜，為了保證反射單元出射的反射光線能夠照射至距離較遠的白色顆粒，將反射單元設置為一錐形結構。更好地，該錐形結構的頂角保持在大于或等于145度，當然，也可根據實際需要來調整該頂角度數。在圖4所示的實施例中，可將TFT基板202 —側的控制電極設置成交錯分布的一第一電極和一第二電極，且第一電極的寬度不同于第二電極的寬度。在電子紙工作于主動發光模式且需要顯示黑色時，將TFT基板202 —側的第一電極和第二電極均設置為負極性，將Ero基板一側的電極設置為正極性。因此，帶負電的黑色·顆粒被吸引至Ero基板一側，而帶正電的白色顆粒被吸引至TFT基板202 —側，以顯示黑色，如圖4左側所示。在電子紙工作于主動發光模式且需要顯示白色時，首先，設置TFT基板的第一電極和第二電極均為正極性，通過電場作用使白色顆粒達到EH)基板一側，黑色顆粒達到TFT基板一側；然后，調整TFT基板一側的第二電極為負極性,使原來位于第一電極和第二電極上的黑色顆粒只積聚于呈正極性的第一電極；最后，調整EH) —側的電極為正極性，使白色顆粒朝著帶負極性的第二電極移動并固定在上面。當背光源出射的光達到反射單元時，經由反射單元出射的光達到白色顆粒表面，產生二次反射后，人眼看到的即為白色圖像，如圖4右側所示。圖5繪示圖2B的電子紙在主動發光模式下進行圖像顯示的第二實施例。參照圖5，在電子紙工作于主動發光模式且需要顯示黑色時，將TFT基板202 —側的第一電極和第二電極均設置為負極性，將Ero基板一側的電極設置為正極性。因此，帶負電的黑色顆粒被吸引至Ero基板一側，而帶正電的白色顆粒被吸引至TFT基板202 —側，以顯示黑色，如圖5左側所示。在電子紙工作于主動發光模式且需要顯示白色時，首先，設置TFT基板一側的電極為正極性，EPD基板一側的電極為負極性，通過電場作用使白色顆粒達到EH)基板一側，黑色顆粒達到TFT基板一側；然后，調整TFT基板一側的電極為負極性且EH)基板一側的電極為正極性，使最上方的白色顆粒向下運動，最下方的黑色顆粒向上運動；最后，通過電壓和時間控制，以白色顆粒在上且黑色顆粒在下的狀態懸浮于中間。當背光源出射的光達到反射單元時，經由反射單元出射的光達到白色顆粒表面，產生二次反射后，人眼看到的即為白色圖像，如圖5右側所示。在其他的實施例中，也可結合OLED (Organic Light Emitting Diode,有機發光二極管)技術，將背光源設置為彩色的0LED，使電子紙在主動發光模式下顯示多種顏色，而不只局限于黑色和白色。圖6繪示圖I的電子紙中，對TFT基板上的第一電極和第二電極進行控制的電路示意圖。參照圖6，TFT基板一側的控制電極設置為交錯分布的第一電極和第二電極，即，第一電極601、603和605,第二電極602和604。第一電極的寬度不同于第二電極的寬度，例如，第一電極和第二電極的寬度比為3 I。其中，薄膜晶體管Tl的源極電性連接至第二電極602和604，并對這些第二電極進行控制。薄膜晶體管T2的源極電性連接至第一電極601、603和605，并對這些第一電極進行控制。此外，薄膜晶體管Tl的柵極連接至一掃描線(以字母N表示)，其漏極連接至一數據線(以Vdata M表示)。薄膜晶體管T2的柵極連接至下一掃描線(以字母N+1表示)，其漏極連接至下一數據線(以Vdata M’表示)，因而可通過數據線Vdata M和Vdata M’分別對第一電極和第二電極進行充放電。在圖6中，Vdata M-1’為平行且相鄰于Vdata M的數據線，Vdata M+1為平行且相鄰于Vdata M’的數據線。采用本發明的可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙，若沒有檢測到外部的環境光，該電子紙藉由切換開關將其切換為主動發光模式，并且在該模式下，通過反射單元將背光源出射的背光反射到多個顯示單元，進而顯示圖像。此外，當檢測到外部的環境光時，該電子紙藉由切換開關將其從主動發光模式切換為被動發光模式，背光源關閉，從而節約能源。
上文中，參照附圖描述了本發明的具體實施方式
。但是，本領域中的普通技術人員能夠理解，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，還可以對本發明的具體實施方式
作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發明權利要求書所限定的范圍內。
權利要求
1.一種可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙，其特征在于，所述電子紙包括 一 EPD (Electronic Paper Display,電子紙顯不)基板； 一 TFT (Thin Film Transistor，薄膜晶體管)基板，與所述ETO基板相對設置； 一顯示模塊，設置于所述EH)基板和所述TFT基板之間，所述顯示模塊包括多個顯示單元，藉由所述顯示單元來顯示圖像；以及 一切換開關，用于將所述電子紙切換為主動發光模式或被動發光模式； 其中，當所述電子紙處于主動發光模式時，藉由一反射單元將背光源出射的背光反射至所述多個顯示單元，從而使所述顯示單元顯示圖像。
2.根據權利要求I所述的電子紙，其特征在于，還包括一光傳感器，用于檢測來自外部的環境光，如果未檢測到環境光，則藉由所述切換開關將所述電子紙切換至所述主動發光模式。
3.根據權利要求I所述的電子紙，其特征在于，當所述電子紙處于被動發光模式時，所述背光源關閉；當所述電子紙處于主動發光模式時，所述背光源打開。
4.根據權利要求I所述的電子紙，其特征在于，所述反射單元設置于一透明層和一平坦層之間，所述透明層設置于TFT基板上方，所述平坦層設置于一黑矩陣層的下方。
5.根據權利要求4所述的電子紙，其特征在于，所述反射單元設置于每三個顯示單元的中間位置。
6.根據權利要求4所述的電子紙，其特征在于，所述反射單元呈錐形結構，并且所述錐形結構的頂角為145度。
7.根據權利要求I所述的電子紙，其特征在于，將所述TFT基板一側的控制電極設置成交錯分布的一第一電極和一第二電極，所述第一電極的寬度不同于所述第二電極的寬度。
8.根據權利要求7所述的電子紙，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極由不同的薄膜晶體管進行控制。
9.根據權利要求I所述的電子紙，其特征在于，所述背光源為一有機發光二極管(OLED, Organic Light Emitting Diode)。
全文摘要
本發明提供了一種可實現主動發光與被動發光相互切換的電子紙，包括一EPD基板；一TFT基板，與EPD基板相對設置；一顯示模塊，設置于EPD基板和TFT基板之間；以及一切換開關，用于將電子紙切換為主動發光模式或被動發光模式；其中，當電子紙處于主動發光模式時，藉由一反射單元將背光源出射的背光反射至多個顯示單元，從而使顯示單元顯示圖像。采用本發明，若沒有檢測到外部的環境光，則藉由切換開關將其切換為主動發光模式，在該模式下通過反射單元將背光源出射的背光反射到多個顯示單元，進而顯示圖像。此外，當檢測到外部的環境光時，該電子紙藉由切換開關將其從主動發光模式切換為被動發光模式，背光源關閉，從而節約能源。
文檔編號G09G3/34GK102708807SQ20121018854
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者顏華生 申請人:友達光電(廈門)有限公司, 友達光電股份有限公司