專利名稱：電潤濕顯示器的制作方法
電潤濕顯示器本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00810082520. 6、發(fā)明名稱為“電潤濕顯示器”的分案申請(qǐng)(原 申請(qǐng)?zhí)枮?00480029377. 4、原申請(qǐng)日為2004年10月6日)的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及電潤濕顯示器。一個(gè)世紀(jì)前就已經(jīng)知道兩個(gè)不混溶電介質(zhì)之間的界面張力可以通過在這些電 介質(zhì)間施加電勢(shì)來控制；例如，見Lippmann，Μ. G.，Ann. Chim. Phys.，5，494 (1875)。很久 以前就已經(jīng)知道施加的電勢(shì)(V)和得出的表面張力(Y)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系可以用李普曼 (Lippmann)公式表達(dá)y = Y0-O. 5cV2其中，Ytl是基本為零電荷時(shí)(即，當(dāng)在固體的表面沒有電荷時(shí))固體-液體界面的 表面張力，假設(shè)電荷層可以模擬為對(duì)稱的赫爾姆霍茨電容器，c是單位面積的電容。還已經(jīng) 研發(fā)了電滲透和電毛細(xì)管顯示器；所有這些類型的顯示器依賴于電場存在下液體的潤濕特 性的改變°例如見Sheridon,N. K. ,“Electrocapillary Imaging Devices forDisplay and Data Storage”，Xerox Disclosure Journall979，4，385-386 ；和美國專利 No. 5，956，005 ; 5，808，593 ；5，757，345 ；5，731，792 ；5，659，330 ；4，569，575 ；6，603，444 ；以及 6，449，081。 Richard B. Fair和他的同事們?cè)贒uke大學(xué)研發(fā)了使用該原理的各種顯示器；例如，見 http://www. ee. duke. edu/Research/microfluidics。最近，發(fā)現(xiàn)電潤濕裝置中電極和液體之間的薄電介質(zhì)層(由此形成“電介質(zhì)上 的電潤濕”裝置)可以仿效常規(guī)電潤濕裝置中的電雙層。該電介質(zhì)層可以阻隔電子傳 輸同時(shí)維持界面的高的電場，該電場導(dǎo)致施加電壓時(shí)電荷的再分布。使用疏水的電介 質(zhì)和含水的液體提供了大的初始接觸角，以及當(dāng)電潤濕時(shí)接觸角的大的改變空間。而 且，通過采用液體和電極之間的電介質(zhì)層，事實(shí)上可以使用任何種類的液體，而不管界 面的極性如何；見 Moon, H.等在 J. Appl. Phys, 2002，92，4080 上發(fā)表的"Low voltage electrowetting-on-di electric，，。荷蘭Eindhoven的Philips研究實(shí)驗(yàn)室的研究人員描述了一種電潤濕顯示器，聲 明能用于視頻速率應(yīng)用；見Nature，425，383 (2003)和國際專利申請(qǐng)WO 2004/068208 ；WO 2004/027489 ；和WO 03/071346。該顯示器屬于電介質(zhì)類型的電潤濕，在它的底部使用具有 透明電極的單元，該透明電極布置在白色襯底上。電極被疏水的電介質(zhì)層覆蓋。該單元還包 含帶顏色的(著色的)油和水。當(dāng)沒有施加電壓時(shí)，帶顏色的油潤濕疏水電介質(zhì)，所以顏色 呈現(xiàn)油的顏色。然而，當(dāng)在透明電極和與水接觸的第二電極之間施加電壓時(shí)，油移動(dòng)到像素 的一小部分，所以像素的主要部分呈現(xiàn)襯底的白色。通過分割像素成三個(gè)子像素可以實(shí)現(xiàn) CMYK色彩方案，每個(gè)子像素具有白襯底，但每個(gè)子像素具有兩個(gè)不同顏色的油層，例如青色 和洋紅色。這類顯示器存在很多問題。因?yàn)橛偷较袼氐囊恍〔糠值南拗苾H在施加場的時(shí)候保 持，所以該顯示器不是雙穩(wěn)態(tài)的。當(dāng)顯示器用于連續(xù)地顯示視頻時(shí)這不是嚴(yán)重的問題，但存 在這樣的應(yīng)用情況，其中特別是在便攜式裝置中，用戶希望暫停視頻并且檢查獨(dú)立幀，這時(shí) 如果顯示器是雙穩(wěn)態(tài)的話則是有利的，使得可以完成每個(gè)獨(dú)立幀的檢查而不連續(xù)消耗電池中的耗用功率。在一小部分像素中油的可見度減小了顯示器的對(duì)比度。使用溶解在油中的 染料可以導(dǎo)致長期的問題，這是因?yàn)槿芤褐械拇蠖鄶?shù)染料由于長期暴露于輻射將產(chǎn)生不利 影響，該輻射一般導(dǎo)致染料的褪色。這在依賴使用不同顏色的油的顯示器中可能是特殊的 問題，這些油褪色的速度不同，所以隨著時(shí)間的流逝，顯示的顏色可能偏移。本發(fā)明涉及電潤濕顯示器的各種改進(jìn)，這些顯示器減少或消除了上述問題。一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種顯示器，包括襯底；與所述襯底相鄰的第一流體，所述第一流體吸收至少一種光波長；與所述第一流體不混溶的透光第二流體；至少一個(gè)電極，用于施加電場到所述第一流體；以及隱蔽部件，與所述襯底隔開并由基本不透明材料制成，在沒有電場時(shí)，使得所述第一流體覆蓋襯底的第一區(qū)域，但一旦通過該至少一個(gè) 電極施加電場到第一流體時(shí)，所述第一流體移動(dòng)到小于所述第一區(qū)域的第二區(qū)域，并且基 本限制在所述隱蔽部件和襯底之間，所以隱蔽部件基本隱蔽第一流體，防止從距離襯底的 隱蔽部件的相對(duì)側(cè)觀看顯示器的觀察者看見所述第一流體。這里使用的術(shù)語“透光”表示第二流體必須傳輸足夠的光以使透過第二流體觀察 第一流體移動(dòng)的觀察者看見這種移動(dòng)(在顯示器是讀取非光學(xué)波長的機(jī)器的情況，術(shù)語 “透光”當(dāng)然必須理解成讀取顯示器的電磁輻射的波長是透射的，下面使用的涉及光的其他 術(shù)語也應(yīng)相應(yīng)理解)。一般地，透光第二流體是透明的，但我們不排除這種可能性，即第二流 體中可能存在一些顏色以調(diào)節(jié)顯示的顏色。例如，很多人更喜歡具有些許藍(lán)色調(diào)的“白”而 不是純白，所以，例如，下面參考

圖1和圖2描述的顏色從白色變化成黑色的這種類型的顯 示器中，注入一些輕微的藍(lán)色以使得白色狀態(tài)輕微地呈現(xiàn)藍(lán)_白色可能是有優(yōu)勢(shì)的。為方便起見，該顯示器此后可以稱為本發(fā)明的“隱蔽部件顯示器”。這種顯示器中， 襯底可以包括與第一流體相鄰的電介質(zhì)表面，和/或可以包括帶顏色的層或反射層。這種 顯示器的一個(gè)優(yōu)選形式中，襯底具有基本平坦表面，隱蔽部件包括基本平坦部分，該基本平 坦部分基本平行于襯底的基本平坦表面延伸，但是與所述襯底的基本平坦表面隔開。另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種顯示器，包括襯底，具有至少第一和第二部分，第一和第二部分具有相互不同的第一和第二光 學(xué)特性；第一流體，第一流體吸收至少一種光波長，并具有第三光學(xué)特性，該第三光學(xué)特性 不同于第一和第二光學(xué)特性的至少其中之一；與第一流體不混溶的透光第二流體；以及與襯底的第一部分相鄰的第一電極和與襯底的第二部分相鄰的第二電極，使得通過控制施加到第一和第二電極的電勢(shì)，第一流體可以占據(jù)第一位置和第二 位置，第一位置中第一流體基本覆蓋襯底的第二部分，使第一部分沒有覆蓋，第二位置中第 一流體基本覆蓋襯底的第一部分，使第二部分沒有覆蓋。為方便起見，該顯示器此后稱為本發(fā)明的“色彩偏移顯示器”。這種顯示器中，第一 流體能夠占據(jù)第三位置，其中第一流體覆蓋顯示器的第一和第二部分。在色彩偏移顯示器中，襯底可以具有多于兩個(gè)的不同顏色的部分。例如，襯底可以具有第三部分，第三部分的光學(xué)特性不同于第一、第二和第三光學(xué)特性，該顯示器還可以包 括與襯底的第三部分相鄰的第三電極，使得通過控制施加到第一、第二和第三電極的電勢(shì)， 第一流體可以占據(jù)第三位置，其中第一流體基本覆蓋襯底的至少第一和第二部分的其中之 一，使第三部分沒有覆蓋。例如，襯底的第一、第二和第三部分可以是任意排列的紅色、綠色 和藍(lán)色，或黃色、青色和洋紅色。而且，襯底可以具有第四部分，它的光學(xué)特性不同于第一、 第二和第三光學(xué)特性、且不同于襯底的第三部分的光學(xué)特性，該顯示器還包括與襯底的第 四部分相鄰的第四電極，使得通過控制施加到第一、第二、第三和第四電極的電勢(shì)，可以使 第一流體占據(jù)第四位置，其中第一流體基本覆蓋至少襯底的第一、第二和第三部分的其中 之一，使第四部分沒有覆蓋。例如，襯底的第一、第二、第三和第四部分可以是任意排列的紅 色、綠色、藍(lán)色和黑色，或黃色、青色、洋紅色和黑色。在本發(fā)明的色彩偏移顯示器中，一般地，襯底的第一和第二部分(以及第三和第 四部分，如果存在的話)將是共面的。這些部分可以呈現(xiàn)不同的幾何形狀。例如，這些部分 可以具有基本等邊三角形形式。備選地，第一和第二部分可以具有基本圓形的形式，所述基 本圓形的第一和第二部分通過管頸部分相連，所述管頸部分的寬度小于每個(gè)基本圓形部分 的直徑。電極可以布置在該管頸部分上或與之相鄰。另一方面，本發(fā)明提供一種顯示器，包括第一襯底，通過它觀察者可以觀看顯示器；與所述第一襯底隔開的第二襯底；以 及至少一個(gè)在第一和第二襯底之間延伸的側(cè)壁，所述第一和第二襯底與側(cè)壁一起定義了一 個(gè)腔，該腔具有第一襯底表面、第二襯底表面和至少一個(gè)側(cè)壁表面；布置在所述腔中的第一流體，所述第一流體吸收至少一種光波長；透光第二流體，與所述第一流體不混溶且布置在所述腔中；第一電極，與所述腔的第二襯底表面相鄰；與腔的側(cè)壁表面相鄰布置的第二電極；以及延伸到所述腔中并與第二流體電接觸的第三電極，通過控制施加到第一、第二和第三電極的電勢(shì)，使得第一流體可以占據(jù)第一位置 和第二位置，在所述第一位置中第一流體與所述腔的第二襯底表面相鄰，在所述第二位置 中第一流體與所述腔的側(cè)壁表面相鄰。為方便起見，這種顯示器此后稱為本發(fā)明的“微單元顯示器”。在這種顯示器中，襯 底可以包括與第一流體相鄰的電介質(zhì)表面，和/或可以包括帶顏色的層或反射層。該顯示 器還包括絕緣塊，與腔的第二襯底表面和側(cè)壁表面之間的結(jié)相鄰，第三電極經(jīng)過該絕緣塊。另一方面，本發(fā)明提供一種顯示器，包括流體；襯底，具有對(duì)所述流體的潤濕具有抵抗力的暴露的表面；至少三個(gè)導(dǎo)電的通孔，穿過所述襯底延伸并在所述暴露的表面附近終止；以及帽部件，覆蓋與所述暴露的表面相鄰的導(dǎo)電通孔的端部，該帽部件由被所述流體 潤濕的材料形成。為方便起見，這種顯示器此后稱為本發(fā)明的“導(dǎo)電通孔顯示器”。這種顯示器中，導(dǎo) 電通孔可以以二維陣列排列。而且，流體可以是含水的，暴露的表面是疏水的，帽部件由親 水材料形成。
5
另一方面，本發(fā)明提供一種顯示器，包括襯底；與所述襯底相鄰布置的第一流體，所述第一流體吸收至少一種光波長；與所述第一流體不混溶的透光第二流體；以及至少一個(gè)電極，用于施加電場到所述第一流體，在沒有電場時(shí)，使得所述第一流體覆蓋襯底的第一區(qū)域，但一旦通過該至少一個(gè) 電極施加電場到所述第一流體，所述第一流體移動(dòng)到小于所述第一區(qū)域的第二區(qū)域，其中所述第一流體被色素顆?；蚣{米顆粒著色。為方便起見，該顯示器此后稱為本發(fā)明的“色素/納米顆粒顯示器”。最后，本發(fā)明提供一種顯示器，包括隔開的第一和第二電極，所述第二電極是透光的；以及第一和第二流體，限制在所述第一和第二電極之間，所述第一和第二流體相互不 混溶，所述第一和第二流體是不透光的且具有不同的顏色，該顯示器具有第一穩(wěn)定狀態(tài)和第二穩(wěn)定狀態(tài)，在所述第一穩(wěn)定狀態(tài)中所述第一流 體與第一電極相鄰，使得所述第二流體的顏色為透過第二電極觀察顯示器的觀察者所見， 在所述第二穩(wěn)定狀態(tài)中所述第一流體與第二電極相鄰，使得所述第一流體的顏色為觀察者 所見。為方便起見，該顯示器此后稱為本發(fā)明的“雙色流體顯示器”。這種顯示器中，第一 流體可以包括油，第二流體可以含水。該顯示器還包括分別布置在第一電極和流體以及第 二電極和流體之間的第一和第二電介質(zhì)層。附圖的圖1是本發(fā)明的隱蔽部件顯示器的示意性側(cè)視圖，第二流體覆蓋襯底的大 的第一區(qū)域；類似于圖1，圖2示出了第二流體被限制到襯底的較小的第二區(qū)域的示意性側(cè)視 圖。圖3是本發(fā)明的四色色彩偏移顯示器的襯底的頂視圖。圖4是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)雙色流體電潤濕顯示器的示意性側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明的微單元顯示器的示意性側(cè)視圖。圖6是本發(fā)明的第二色彩偏移顯示器的頂視圖。圖7是本發(fā)明的導(dǎo)電通孔顯示器的示意性側(cè)視圖。如前所述，本發(fā)明具有很多不同方面。下面將分別描述各個(gè)方面，但應(yīng)當(dāng)理解單個(gè) 顯示器可以利用本發(fā)明的多個(gè)方面。例如，本發(fā)明的微單元顯示器根據(jù)本發(fā)明的色素/納 米顆?？梢允褂蒙仡w?；蚣{米顆粒著色的第一流體。本顯示器中，第一(移動(dòng))流體一般是油，而第二流體一般是含水的。為便于理解， 下面的描述使用術(shù)語“油”和“水”代替第一和第二流體，但這些術(shù)語“油”和“水”不應(yīng)理解 成限制的意思。首先，如前所述，本發(fā)明提供一種隱蔽部件顯示器，具有隱蔽部件，用于施加電場 時(shí)隱蔽油；本發(fā)明還提供一種操作這種顯示器的方法。附圖的圖1和圖2中示出了本發(fā) 明的特定的隱蔽部件顯示器。如圖1所示，電潤濕顯示器(僅示出了單個(gè)像素)包括襯底 102(—般是著色成白色)、透明的第一電極104和電介質(zhì)層106。一層帶顏色的第一流體(油)在電介質(zhì)層106的大的第一區(qū)域(如圖所示在整個(gè)電介質(zhì)106上)鋪開，透明的第二 流體(水)110位于油層108之上。該電潤濕顯示器還包括隱蔽部件112，其具有遠(yuǎn)離電介 質(zhì)層106延伸的第一部分以及平行于平坦電介質(zhì)層106延伸的第二部分；隱蔽部件112的 第二部分的表面支撐第二電極(未示出)。圖1示出了兩個(gè)電極之間沒有施加電場的電潤濕顯示器，所以帶顏色的油層108 在電介質(zhì)層106的表面上均勻地鋪開。這樣，示出的單個(gè)像素顯示了油的顏色。圖2示出 了在兩個(gè)電極之間施加電場時(shí)的顯示器。油層不再在電介質(zhì)層106的表面上均勻鋪開，而 是集中成緊湊的液滴108’，覆蓋位于隱蔽部件112之下的第二區(qū)域，所以在指定方向(從隱 蔽部件112遠(yuǎn)離襯底102的相對(duì)一側(cè)，即在圖1和2中從上面)觀察顯示器的觀察者主要 看見白色襯底102，隱蔽部件112隱蔽了油滴108’，觀察者看不到油滴。很顯然可以通過改變隱蔽部件112的可見表面(即，遠(yuǎn)離電介質(zhì)層106的表面) 的顏色改變像素的對(duì)比度。例如，將該可見表面制成白色將增加像素的白色狀態(tài)的明度 (brightness)(如圖2所示)，盡管會(huì)損失黑色狀態(tài)的黑度(如圖1所示)。備選地，通過將 該可見表面制成中間灰影(gray shade)可以獲得最大對(duì)比度。可能存在圖1和2所示的顯示器的各種變形。例如，第二電極不必位于隱蔽部件 之上，只要第二電極與水110電接觸即可。實(shí)際上，顯示器的每個(gè)像素不必具有分離的第二 電極；而是，顯示器可以使用類似于常規(guī)有源矩陣顯示器的電極結(jié)構(gòu)，每個(gè)像素具有穿過大 量像素(一般地穿過整個(gè)顯示器)延伸的公共前電極(如下所述，制備成適合引導(dǎo)第一流 體移動(dòng)的形狀)，以及獨(dú)立的第一電極104。而且，顯示器的一個(gè)光學(xué)狀態(tài)不必示出襯底的 顏色。例如，襯底可以是透明的，所以該顯示器用作光調(diào)制器。備選地，帶顏色的濾波器或 反射器可以布置在任何合適的位置。圖3是本發(fā)明四色色彩偏移顯示器的襯底的一個(gè)像素的高度示意頂視圖。從該圖 可以看出，像素是等邊三角形，由四個(gè)等邊三角形子像素組成，中心子像素是黑色(K)，其他 的是紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色⑶；很明顯如有需要，可以使用青色、黃色和洋紅色子像素 代替紅色、綠色和藍(lán)色子像素。該像素配備有四個(gè)電極(未示出)，三角形像素的每個(gè)頂點(diǎn) 處都有一個(gè)，第四個(gè)電極在它的中心。(如有需要，電極可以在與圖1和圖2類似的隱蔽部 件上提供，隱蔽部件的暴露表面著色成與下面像素的部分相匹配。)像素和黑色油一起使 用，以與圖1和2中所示的顯示器相似的方式工作。當(dāng)不通過任何電極施加電場時(shí)，油均 勻地在整個(gè)像素上鋪開，這樣全部顯示黑色。如果僅在中心電極上施加電壓，油集中到中 心黑色子像素電極，使紅色、綠色和藍(lán)色像素暴露，使得像素的全貌呈現(xiàn)“白顏料(process white)”(實(shí)際是灰色)。例如，如果使用中心電極和與紅色子像素相鄰的電極施加電壓，墨 水將覆蓋黑色和紅色子像素，并且將顯示青色。很明顯通過施加電壓到一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)電 極，可以在像素上顯示多種顏色。還可能制備雙穩(wěn)態(tài)的電潤濕顯示器。最近的現(xiàn)有技術(shù)電潤濕顯示器僅是單穩(wěn)態(tài) 的，因?yàn)閮H在沒有施加電場的狀態(tài)是穩(wěn)定的；另一個(gè)狀態(tài)(與圖2中示出的狀態(tài)類似)僅在 施加電場期間維持。然而，可以制備本發(fā)明的雙色流體電潤濕顯示器，它具有兩個(gè)狀態(tài)，每 個(gè)狀態(tài)與圖1所示的狀態(tài)類似。圖4示出了這種雙色流體雙穩(wěn)態(tài)顯示器形式的一個(gè)像素。 該顯示器包括襯底102 (因?yàn)橄旅娼忉尩脑?，它不一定帶顏?、電極104 (它不一定是透 明的)和電介質(zhì)層106，如圖所示，它們都與圖1中的對(duì)應(yīng)數(shù)字類似。該顯示器還包括帶顏色的油層108和帶顏色的含水層110’，該層110’具有不同于油層108的顏色。沒有隱蔽部 件，但圖4的顯示器包括前透明電介質(zhì)層114和透明前電極116 ；實(shí)際上，希望提供前襯底 (未示出)以提供用于該顯示器的機(jī)械支撐和保護(hù)。與圖1中示出的條件相同，在圖4所示的條件中，油層108在電介質(zhì)層106上均勻 鋪開，像素顯示(對(duì)于透過電極116和電介質(zhì)層114觀察顯示器的觀察者，即從圖4的上面 觀察顯示器的觀察者)含水層110’的顏色，該含水層110’使得油層108的顏色變得模糊。 然而，通過突然在電極104和與含水層110’接觸的電極(未示出)之間施加電壓，油層108 可以從電介質(zhì)層106反潤濕，形成類似于圖2中的液滴108’的部分橢圓的液滴，并從此(當(dāng) 去除驅(qū)動(dòng)電壓時(shí))潤濕前透明電介質(zhì)層114，由此進(jìn)入第二穩(wěn)定狀態(tài)，除了油層與前透明電 介質(zhì)層114相鄰之外該第二穩(wěn)定狀態(tài)通常類似于圖4所示的狀態(tài)。在該第二穩(wěn)定狀態(tài)中， 像素顯示油層的顏色，油層使得含水層110’的顏色變得模糊。很明顯，只要需要，像素可以 在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間切換。而且，因?yàn)楸仨毷┘酉喈?dāng)大的電壓到顯示器以使它在其兩個(gè)穩(wěn) 定狀態(tài)之間切換，所以該顯示器具有用于切換的閾值；這種閾值使得這種顯示器使用無源 矩陣方法驅(qū)動(dòng)，而不需要使用更復(fù)雜的有源矩陣方法。如果使用染料對(duì)圖4的顯示器中的油層108和含水層110’進(jìn)行著色，對(duì)于顯示器 的長期穩(wěn)定重要的是這些染料在這兩層之間沒有移動(dòng)。實(shí)際上，這不會(huì)造成很大困難，因?yàn)?可以獲得多種溶于水但不溶于油的染料，或溶于油但不溶于水的染料。然而，有利地是采用 色素顆?；蚣{米顆粒而不是染料作為著色劑。這種色素顆?；蚣{米顆?？梢耘鋫溆型扛?層(例如，見美國公布的專利申請(qǐng)No. 2002/1085378)以使得它們具有強(qiáng)烈的親水性或親脂 性，以便它們將不在油和水層之間移動(dòng)。附圖的圖5是示意性側(cè)視圖，一般與圖4類似，示出了微單元電潤濕顯示器，它以 類似于圖4的方式操作。圖5示出了顯示器的單個(gè)微單元，具有后壁(第二襯底)502、側(cè)壁 504和506以及前壁(第一襯底)508，透過該前壁觀看顯示器。微單元還包括后透明電極 510、后電介質(zhì)層512，它們類似于圖1和4中的相應(yīng)數(shù)字，與微單元的第二襯底表面相鄰。 然而，微單元還包括與側(cè)壁表面相鄰的側(cè)(第二)電極514(它不一定是透明的)以及相關(guān) 的側(cè)電介質(zhì)層516。電極510和514由絕緣塊518相互絕緣，第三電極520從該絕緣塊浸入 到無色含水介質(zhì)110，該無色含水介質(zhì)110基本填充了微單元。所述微單元還包含帶顏色的 油相522。圖5中所示的微單元的第一穩(wěn)定狀態(tài)類似于圖1和圖4中的第一穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)兩 個(gè)電極之間沒有施加電壓時(shí)，帶顏色的油相522潤濕后電介質(zhì)層512，使得透過前壁508觀 看微單元的觀察者透過無色含水介質(zhì)110看見油相522的顏色。然而，一旦突然在后電極 510和第三電極520之間施加電壓，油相522將停止?jié)櫇窈箅娊橘|(zhì)層512，并且將形成一個(gè) 液滴，該液滴將穿過電極520并且以第二穩(wěn)定狀態(tài)結(jié)束，在所述第二穩(wěn)定狀態(tài)該液滴潤濕 側(cè)電介質(zhì)層516。在該第二穩(wěn)定狀態(tài)中，透過前壁508觀察微單元的觀察者看見后電極510 或后電介質(zhì)層512(任何一個(gè))的顏色，它們中的任何一個(gè)都是帶顏色的(與側(cè)電介質(zhì)層 516相鄰的油相522僅占據(jù)微單元的橫截面的一小部分，基本對(duì)觀察者不可見)。備選地， 后電極510和后電介質(zhì)層512都可以是無色的，可以在微單元的后面提供帶顏色的襯背或 反射體，使得微單元可以以“快門模式”操作，參考美國專利No. 6，130，774和6，172，798。應(yīng)當(dāng)理解，除了上述參考圖1到5描述的實(shí)施例，可以使用帶顏色的油相生產(chǎn)大量
8其他類型的彩色電潤濕顯示器，所述帶顏色的油相被移動(dòng)以覆蓋具有其他顏色或可能具有 不同面積的電極。已知通過施加電壓到與其上停留有油相的電極相鄰的電極，在相同平面 內(nèi)的相鄰電極間施加電場來移動(dòng)液滴，由此導(dǎo)致所述油相移動(dòng)到其上施加有電壓的電極。 這種移動(dòng)當(dāng)然可以反向。通過使用具有不同顏色、可選尺寸以及帶顏色的油相的電極，可以 產(chǎn)生各種效果。通過在大的白電極和小的黑電極之間移動(dòng)黑色油相可以提供簡單的單色顯 示器；很明顯，當(dāng)黑色油相覆蓋白色電極時(shí)，黑和白電極都呈現(xiàn)黑色，而當(dāng)黑色油相局限在 小的黑電極時(shí)，像素的全貌基本是白色?？梢酝ㄟ^使用(例如)具有與小電極基本相同顏 色的油相產(chǎn)生更復(fù)雜的效果，包括彩色，而相鄰的大電極屬于補(bǔ)償色。這樣，彩色顯示器可 以利用具有下面油/電極組合的獨(dú)立像素紅色油/小的紅色電極/大的青色電極；綠色油/小的綠色電極/大的洋紅色電極；和藍(lán)色油/小的藍(lán)色電極/大的黃色電極。這種顯示器中，圖6中所示的本發(fā)明的第二色彩偏移顯示器是有用的。該顯示器 基本是啞鈴形狀，電介質(zhì)表面具有兩個(gè)圓形部分602和604，它們通過中心的基本矩形的 “管頸”部分606連接。存在三個(gè)獨(dú)立可控的電極，分別為兩個(gè)位于圓形部分602和604的 中心的圓形電極608和610，以及一個(gè)位于管頸部分606中心的矩形電極612。圖6中示出的顯示器以下面的方式操作。假設(shè)帶顏色的油相布置在圓形部分602 上，含水相位于帶顏色的油相之上并延伸而與矩形電極612和圓形部分604接觸。如果希 望移動(dòng)油相以占據(jù)圓形部分604，電壓施加到電極608，由此使該電極具有親水性，沒有電 壓施加到電極612，所以該電極變成疏水。因此，油相從部分602移動(dòng)到管頸部分606。接 著，電壓施加到電極612，同時(shí)保持施加到電極608的電壓，但是沒有電壓施加到電極610。 因此，油相從管頸部分606移動(dòng)到圓形部分604。油相在圓形部分604的配制通常是穩(wěn)定 的，所以一旦油相位于部分604上，就不需要電壓施加到任何電極。盡管圓形部分602和604在圖6中以相同的尺寸示出，但這些部分當(dāng)然可以在形 狀(例如，一部分可以是橢圓的而不是圓形的)、尺寸和/或顏色上變化。此外，一個(gè)圓形部 分可以配備有隱蔽部件，類似于圖1中的隱蔽部件112，以使得該圓形部分上存在的油相變 得模糊。圖7是本發(fā)明的導(dǎo)電通孔電潤濕顯示器的示意性側(cè)視圖。該顯示器使用含水(一 般是帶顏色的)介質(zhì)作為它的工作流體。圖7的顯示器包括疏水電介質(zhì)材料形成的襯底 702。為此優(yōu)選使用極高K值的電介質(zhì)，例如陶瓷高K電介質(zhì)懸浮液，例如極性聚合物(例 如聚(偏二氟乙烯))中的鈦酸鋇。出于下面的原因，假設(shè)整個(gè)襯底702是絕緣的，僅襯底 702的暴露的上表面(如圖7所示)的屬性影響顯示器的操作。這樣，襯底702可以包括 低K值材料底部上的高K疏水電介質(zhì)暴露的表面層，所述低K值材料例如是諸如聚乙烯或 聚(對(duì)苯二甲酸亞乙酯)這樣的聚合物。多個(gè)隔開的導(dǎo)電通孔704穿過襯底702延伸，并在其暴露的上表面附近終止。每 個(gè)通孔704被親水性涂覆層形式的薄的帽部件706覆蓋，所述帽部件706覆蓋與襯底702 的暴露上表面相鄰的導(dǎo)電通孔704的端部。盡管圖7中示出一行中僅排列三個(gè)通孔704，實(shí) 際上可以使用較大的數(shù)目，可以在二維陣列中排列通孔。如液滴708所示的含水工作流體停留在襯底702的暴露表面上。在任一通孔704上沒有電壓時(shí)，液滴708將不潤濕襯底702的疏水表面，而是圍繞通孔704的帽部件706“球 形隆起”(這不是圖7中所示的狀態(tài))。然而，在兩個(gè)相鄰的通孔704(比方說圖7中中間和 右邊的通孔)上施加電壓時(shí)，這些通孔之間的襯底702的表面部分變得不怎么具有疏水性， 因此液滴708橫穿兩個(gè)其上施加電壓的通孔的帽部件以及襯底702的居間部分鋪開，如圖7 所示。假設(shè)適當(dāng)選擇帽部件706和襯底702的暴露表面的特性，液滴708將在圖7所示的 位置保持穩(wěn)定，即，甚至在從兩個(gè)電極間去除電壓時(shí)，液滴仍將保留在相同的位置，因?yàn)橐?滴被帽部件706 “栓”在兩個(gè)通孔的端部。為移動(dòng)液滴708到不同的位置，可以施加電壓到(比方說)中部和左邊的通孔 704。這致使這些通孔之間的襯底702的暴露表面部分較不具有疏水性，因此流體將流到表 面的較不疏水的部分，這樣呈現(xiàn)圖7中所示的形式708’。很明顯，更多的含水流體的精細(xì)操 作也是可能的，尤其是使用通孔的二維陣列。如前所述，本發(fā)明還擴(kuò)展至使用色素和納米顆粒作為電潤濕顯示器中的著色劑。 盡管電潤濕顯示器迄今為止使用溶解在油和/或含水相中的染料，但溶液中的染料易受電 磁輻射特別是紫外輻射的長期影響，這些輻射傾向于導(dǎo)致染料的褪色和/或變色，這些影 響可能限制電潤濕顯示器的工作壽命。使用色素或納米顆粒代替溶解的染料增加了工作壽 命。色素或納米顆粒的使用還允許例如通過在其上形成帶電的或可充電的基團(tuán)或聚合物來 控制色素或納米顆粒的表面屬性。(例如，見美國公布的專利申請(qǐng)No. 2002/0185378)。
權(quán)利要求
一種顯示器，所述顯示器包括隔開的第一電極(104)和第二電極(116)，所述第二電極(116)是透光的；以及第一流體(108)和第二流體(110’)，所述第一和第二流體被限制在所述第一和第二電極(104，116)之間，所述第一和第二流體(108，110’)彼此是不混溶的，所述顯示器的特征在于，所述第一和第二流體(108，110’)是不透光的且具有不同的顏色，所述顯示器具有第一穩(wěn)定狀態(tài)和第二穩(wěn)定狀態(tài)，在所述第一穩(wěn)定狀態(tài)，所述第一流體(108)與所述第一電極(104)相鄰，以便所述第二流體(110’)的顏色對(duì)透過所述第二電極(116)觀看所述顯示器的觀察者是可見的，在所述第二穩(wěn)定狀態(tài)，所述第一流體(108)與所述第二電極(116)相鄰，以便所述第一流體(108)的顏色對(duì)所述觀察者是可見的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器，所述顯示器還包括第一電介質(zhì)層(106)和第二電介質(zhì)層 (114)，所述第一和第二電介質(zhì)層被分別布置在所述第一電極(104)和第二電極(116)與所 述流體(108，110’ )之間。
全文摘要
通過下面的措施可以改善電潤濕顯示器的性能(a)提供隱蔽部件(112)，當(dāng)流體(108)限制到小區(qū)域時(shí)，它隱蔽移動(dòng)的流體(108)；(b)使用移動(dòng)的流體覆蓋濾波器或反射器的一個(gè)或多個(gè)部分，該濾波器或反射器具有不同顏色部分；(c)在微單元的后表面和側(cè)表面之間移動(dòng)移動(dòng)的流體；(d)對(duì)所述移動(dòng)流體的潤濕具有抵抗力的襯底用作所述移動(dòng)流體的襯底，該襯底被多個(gè)導(dǎo)電通孔穿透，所述多個(gè)導(dǎo)電通孔被所述流體潤濕的材料覆蓋；以及(e)使用色素或納米顆粒對(duì)移動(dòng)流體進(jìn)行著色。
文檔編號(hào)G09G3/36GK101930118SQ20101011327
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2004年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者J·M·雅各布森, M·D·麥克里里, R·J·保利尼, T·H·懷特賽德斯 申請(qǐng)人:伊英克公司