專利名稱：電潤濕顯示單元及電潤濕顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示技術領域,具體地講,本發(fā)明涉及一種電潤濕(electrowetting)顯示單元以及電潤濕顯示系統(tǒng)。
背景技術：
電潤濕顯示是ー種近年來新出 現(xiàn)的顯示技木。電潤濕顯示技術以其具有雙穩(wěn)態(tài)顯示、反射性好、功耗低、溫度范圍寬和足夠快的響應速度的特點越來越受到人們的青睞。電潤濕顯示技術目前仍處于起步階段，但其展示出的優(yōu)越性能及發(fā)展?jié)摿Χ碱A示著在未來顯示技術領域，電潤濕顯示必將占據(jù)一席之地，成為ー種重要的顯示方法。電潤濕技術是ー種借助控制電壓來控制被包圍的液體的表層而導致像素的變化的技術。圖Ia示出了一種常規(guī)的電潤濕顯示單元在未加電壓的暗態(tài)時的截面示意圖。圖Ia所示的常規(guī)電潤濕顯示單元包括流體腔室10、介質(zhì)層3和電極4，其中流體腔室10上部分是鹽溶液1，下部分是油墨層2 ;流體腔室下部分的油墨層2介于鹽溶液I和介質(zhì)層3之間。油墨層2可以有兩個作用遮擋作用，一般多用于黑白顯示，油墨層中的油墨遮光或遮色并且一般為黑色；以及顯示作用，一般用于彩色顯示，油墨層中的油墨自身有顔色，原則上可以采用任何顔色的油墨，從而獲得任何顔色的顯示像素，實現(xiàn)各種顯示結(jié)果。該電潤濕顯示單元還包括基板(圖I中未示出)，通常情況下，基板是白色的。如圖Ia所示，當沒有對該電潤濕顯示單元施加電壓時，有顔色的油墨層2與不透水且絕緣的電極4的外層(S卩，介質(zhì)層3)之間形成ー層扁平薄膜，就構(gòu)成ー個有色的像素點。此時，包括多個顯示単元(即，像素陣列)的電潤濕顯示系統(tǒng)在未加電壓的暗態(tài)時對外顯示如圖2a所示。從圖2a可以看出，該電潤濕顯示系統(tǒng)中的像素陣列對外顯示為均勻的顏色(在黑白顯示的情況下，為均勻的黒色)。圖Ib示出了圖Ia所示的電潤濕顯示單元在加電壓的亮態(tài)時的截面示意圖。在未加電壓的暗態(tài)時，電潤濕顯示單元內(nèi)形成了分離的油墨相和水相。當在鹽溶液I與電極4之間施加電壓時，抗水表面的濕潤效果被改變，令表面變得更親水(濕潤)。由于原先抗水的表面現(xiàn)在變得更吸水，鹽溶液I與介質(zhì)層3接觸面的張カ會產(chǎn)生改變，結(jié)果是顯示單元原來的靜止狀態(tài)不再穩(wěn)定，油墨層不得不改變其形式，令油墨層2中的油墨移至角落，造成一個部份透明的像素點。如圖Ib上方的箭頭所示，在角落處存附有油墨的流體腔室部分對外顯示為暗態(tài)，而未附油墨的部分對外顯示為亮態(tài)。此時，包括多個顯示単元(即，像素陣列)的電潤濕顯示系統(tǒng)在加電壓的亮態(tài)時對外顯示如圖2b所示。從圖2b可以看出，該電潤濕顯示系統(tǒng)中的像素陣列對外顯示為絕大部分為亮態(tài)，但每個像素的角落處對外顯示為暗態(tài)。電潤濕顯示技術就是利用電潤濕現(xiàn)象的原理，通過電極控制油墨層中油墨展開或收縮來顯示。盡管電潤濕顯示技術具有很多優(yōu)勢。但是，在為了進行全白顯示而在鹽溶液和電極之間施加電壓時，如圖Ib中的箭頭所示，油墨雖然收縮，但是其還是殘留于顯示像素的角落中，使得全白顯示時不能達到完整的全白顯示，而是在角落部分還可以看到油墨，而顯示単元中油墨的可見度會減小顯示系統(tǒng)的對比度及透過率，從而不能實現(xiàn)良好的顯示效果。即，在亮態(tài)時，油墨還會占去相當區(qū)域，從而影響顯示效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電潤濕顯示單元及包括該電潤濕顯示單元的電潤濕顯示系統(tǒng)，其能夠使油墨在亮態(tài)時不存附于像素的底面一角或中間，而是依附于流體腔室壁，從而減小油墨 的可見度，增大電潤濕顯示的透過率和對比度。為此目的，本發(fā)明提供了一種電潤濕顯示單元，其包括流體腔室，包括油墨層；介質(zhì)層，處于油墨層下方；電極，處于介質(zhì)層下方；以及引導部件，設置在介質(zhì)層上朝向油墨層的ー側(cè)，用于當對所述電潤濕顯示單元施加電壓時，引導油墨層中油墨的受カ方向，使得油墨依附于流體腔室的內(nèi)壁上。優(yōu)選地，所述引導部件為設置在介質(zhì)層的中間區(qū)域內(nèi)的不與油墨相容的憎油區(qū)。優(yōu)選地，所述憎油區(qū)是通過在介質(zhì)層中與油墨層接觸的一側(cè)的開口內(nèi)填充不與油墨層中的油墨相容的材料形成的。優(yōu)選地，填充材料包括蠟、陶瓷或金屬。優(yōu)選地，所述引導部件為設置在介質(zhì)層與所述油墨層接觸的表面的中間區(qū)域上的ー錐體。優(yōu)選地，所述錐體包括三角錐或圓錐。優(yōu)選地，錐體高度為油墨層高度的1/2。優(yōu)選地，所述引導部件為與所述油墨層接觸的面為中間高兩端低的錐面的所述介質(zhì)層。優(yōu)選地，所述介質(zhì)層與所述油墨層接觸的面為中間高兩端低的圓錐面。本發(fā)明還提供了 ー種電潤濕顯示系統(tǒng)，該電潤濕顯示系統(tǒng)包括本發(fā)明的電潤濕顯示單元。本發(fā)明的電潤濕顯示單元在顯示趨于亮態(tài)時其中的鹽溶液對油墨層中的油墨的作用力受到電潤濕顯示単元中的引導部件的控制而從中間區(qū)域開始，將油墨排擠到流體腔室的內(nèi)壁上，而不再存附于底面一角或中間區(qū)域而遮擋部分光線。即，通過在電潤濕顯示單元中設置引導部件引導油墨受カ方向來使得油墨在顯示趨于亮態(tài)時依附于流體腔室的周圍內(nèi)壁上，從而減小油墨的可見度，增大顯示透過率并且提高顯示對比度。


結(jié)合附圖，通過參考下面的詳細描述，將會更容易地理解本發(fā)明及其伴隨的優(yōu)點和特征，其中圖Ia和圖Ib分別示出了一種常規(guī)的電潤濕顯示單元在未施加電壓的暗態(tài)和施加電壓的亮態(tài)時的截面圖；圖2a和圖2b分別示出了包括多個圖Ia的電潤濕顯示單元的電潤濕顯示系統(tǒng)在未施加電壓的暗態(tài)時和施加電壓的亮態(tài)時的俯視圖；圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電潤濕顯示單元的截面圖；圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的油墨層中油墨的受カ方向的視圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電潤濕顯示單元的截面圖；圖6示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電潤濕顯示單元的截面圖；以及圖7a和圖7b分別示出了包括根據(jù)本發(fā)明的電潤濕顯示單元的電潤濕顯示系統(tǒng)在未施加電壓和施加電壓時的俯視圖。需要說明的是，附圖并非按比例繪制，并且附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。并且，附圖中，相應的元件被標記為相同或相應的參考標號。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易于理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。圖Ia示意性示出了現(xiàn)有技術中的電潤濕顯示單元的截面圖。從圖Ia可以看出，介質(zhì)層3介于溶液腔室10和電極4之間，其與油墨層2的接觸表面為平坦表面。當對圖Ia 所示的電潤濕単元施加電壓，令所述接觸表面變得更親水(濕潤)時，由于原先抗水的表面現(xiàn)在變得更吸水，所以油墨層2在表面張カ的作用下不得不改變其存在形式，從扁平薄膜發(fā)生改變轉(zhuǎn)移到顯示單元的角落處，如圖Ib所示。從圖Ia和圖Ib上方的箭頭可以看出，圖Ia的ニ個箭頭為黑色的,表不該顯不單元處于暗態(tài)，而圖Ib的三個箭頭中兩個為白色的，一個為黑色的，表示該顯示単元雖然處于亮態(tài)，但是由于顯示単元的角落處存在油墨，所以該顯示単元在黑白顯示時對外不能表現(xiàn)出完整的全白顯示。這樣的話，將會大大降低顯示單元的顯示效果。為了克服現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供的電潤濕顯示單元對現(xiàn)有技術進行了改進，使得油墨層中的油墨在顯示單元被施加電壓時能夠被引導到流體腔室的內(nèi)壁上，來避免油墨的可見，從而改善了顯示單元對外的顯示效果。而本發(fā)明的關鍵在于對現(xiàn)有技術中的介質(zhì)層3進行改進，使得在進行亮態(tài)顯示時，鹽溶液I對油墨層2中的油墨的作用力可以從中間開始，即，鹽溶液從中間開始排擠油墨，將油墨排擠到流體腔室10的周圍內(nèi)壁上，從而來減小油墨在適當時候(例如，在全白顯示時)的可見度，據(jù)此減小其對于顯示的不利影響，從而增大電潤濕顯示的透過率和對比度。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電潤濕顯示單元100。與圖Ia所示的現(xiàn)有技術相同，電潤濕顯示單元100也包括流體腔室10和電極4，其中流體腔室10內(nèi)也包括分離為上部分和下部分的鹽溶液I和油墨層2。另外，與現(xiàn)有技術ー樣，本發(fā)明的電潤濕顯示單元100也包括未在圖中示出的基板。與圖Ia所示的現(xiàn)有技術不同，本發(fā)明第一實施例的電潤濕顯示單元100包括進行了改進的介質(zhì)層31。如圖3所示，在本發(fā)明第一實施例中，介質(zhì)層31與油墨層2不完全接觸。在介質(zhì)層31中，形成有一憎油區(qū)300。憎油區(qū)300大致處于介質(zhì)層31的中間區(qū)域，并且與油墨層2接觸。憎油區(qū)300可以通過以下方式形成首先在介質(zhì)層31的大致中間區(qū)域形成ー開ロ ；然后在該開口中填充ー種與油膜層2中的油墨不相容的材料。所述材料例如為蠟、陶瓷、或者部分金屬等。由于介質(zhì)層中開ロ的填充材料雖然與油墨層接觸，但不與油墨層中的油墨相容，因此將開ロ區(qū)域稱為憎油區(qū)。由于介質(zhì)層中的憎油區(qū)300的存在，當在電潤濕顯示單元100的鹽溶液I和電極4之間施加電壓時，如圖4所示，鹽溶液I對油墨層2中的油墨的作用力會從憎油區(qū)300所處的位置開始，在第一實施例中，鹽溶液對油墨的作用カ大致從中間區(qū)域開始。即，由于處于中間區(qū)域的憎油區(qū)300的存在，鹽溶液I將從中間區(qū)域開始向兩側(cè)(如圖4中的箭頭所示)排擠油墨層2中的油墨，將油墨排擠到流體腔室10的四周壁上。流體腔室10的四周內(nèi)壁可以使油墨附著，保證油墨均勻涂敷于四周內(nèi)壁上。但是油墨與流體腔室10的內(nèi)壁不相容(即不反應)，從而保證在趨于暗態(tài)時內(nèi)壁無油墨殘留。在第一實施例中，當不需要油墨(需要亮態(tài)顯示)時，對電潤濕顯示單元100施加電壓，借助于介質(zhì)層3中大致設置在中間區(qū)域的憎油區(qū)300，鹽溶液I對油墨的作用カ將從中間開始，給予油墨如圖4的箭頭所示的向四周散開的力，將油墨排擠為附于流體腔體的四周壁上。當油墨附于四周壁上時，觀察到的可見油墨區(qū)域僅僅為附于四周壁上油墨的厚度。然而，由于電潤濕顯示單元中的油墨本來就很少，因此附于流體腔室內(nèi)壁上的油墨很薄，從而大大減小了油墨的可見面積，提高了電潤濕顯示的透過率和對比度。在圖3所示的根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電潤濕顯示單元中，憎油區(qū)300的形狀不 受限制。為了制備エ藝的簡單，可以將其制作成圖3的截面圖中示出的矩形形狀，但是也可以采用其它形狀，例如橢圓形、菱形、蜂窩形等。另外，在第一實施例中，在介質(zhì)層的開口中填充了例如蠟、陶瓷、或者部分金屬的材料來形成憎油區(qū)，但是本發(fā)明不限于此。也可以采用所屬領域的技術人員已知的其他填充材料，只要其中填充的材料與油墨層中的油墨不相容即可。本發(fā)明中的憎油區(qū)的尺寸不受限制。所屬領域的技術人員可以根據(jù)具體的顯示像素來調(diào)整憎油區(qū)的大小?？梢詫⑵湓O定為參考底面的1/7左右，太小了不能夠起到引導油墨層中油墨的受カ方向的作用。另外，在第一實施例中，憎油區(qū)300大致設置在中間區(qū)域，這是因為設置在中間區(qū)域可以使得亮態(tài)時流體腔室的四周壁上的油墨分布均等，由此實現(xiàn)的顯示效果最佳。本發(fā)明不限于此，也可以偏離中心區(qū)域來設置憎油區(qū)，由于油墨本身很少，所以即使在偏離中心區(qū)域的位置設置憎油區(qū)，四周壁上附著的油墨量差異對最終顯示效果影響不大。也就是說，只要設置了憎油區(qū)，在對電潤濕顯示單元施加電壓時，除了油墨自身的表面張カ之外，還有憎油區(qū)對油墨的引導作用力，這兩個力的結(jié)合會使得油墨受カ更大，從而不再存附于流體腔室的角落中，而會附著于四周壁上，從而實現(xiàn)改善顯示效果的目的。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電潤濕顯示單元200。電潤濕顯示單元200也包括流體腔室10和電極4，其中流體腔室10包括鹽溶液I和油墨層2。與常規(guī)的電潤濕顯示單元不同之處在于在電潤濕顯示單元200的介質(zhì)層32大致中心區(qū)域上設有ー錐體400。與圖3和圖4所示的第一實施例對照來看，錐體400的作用類似于第一實施例中的憎油區(qū)300。在第二實施例中，當對電潤濕單元200施加電壓時，由于錐體400的存在，鹽溶液I對油墨層2中油墨的作用力從中間區(qū)域開始，油墨被給予向四周散開的力，從而油墨被排擠到流體墻體的四周壁上，實現(xiàn)了減小油墨的可見度從而提高電潤濕顯示的對比度和透過率的目的。第二實施例中的錐體400可以為三角錐、圓錐或者其他錐體。錐體400可以與介質(zhì)層32—體成形，即可以通過簡單的エ藝形成中間區(qū)域突出為錐體的介質(zhì)層。但是，本發(fā)明不限于此，可以采用不同于介質(zhì)層32的材料來形成錐體400，即先形成介質(zhì)層32，然后采用不同的材料例如通過沉積或者濺射エ藝形成錐體400。在本發(fā)明中，錐體400的大小和高度不受限制，但是越大越高的錐體所呈現(xiàn)的最終顯示效果越好，這是因為較高和較大的錐體400會增大對電潤濕顯示單元200施加電壓時給予油墨的作用力的大小，從而油墨將更快且更易于被排擠到流體腔室的四周內(nèi)壁上。但是，錐體400不宜過高，參考高度可以為暗態(tài)油墨平鋪時厚度的1/2。當錐體400為圓錐時，其底面直徑可以介于容器底面長度的1/4到1/5的范圍內(nèi)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電潤濕顯示單元300。電潤濕顯示單元300也包括流體腔室10和電極4，其中流體腔室10包括鹽溶液I和油墨層2。與第二實施例中的介質(zhì)層中間區(qū)域上包括ー錐體400不同，第三實施例中的介質(zhì)層33整體上為中間略高的錐體。S卩，在第三實施例中，介質(zhì)層33與油墨層2的接觸面為ー錐面。但是，第三實施例中也可以看作是第二實施例的ー個極限情況，即第二實施例中的錐體400不斷變大，直到覆蓋整個介質(zhì)層時，就形成了第三實施例中的電潤濕顯示單元300。在該實施例中，介質(zhì)層33與油墨層2之間的接觸錐面不受限制，可以為圓錐面或三角錐面。當對電潤濕単元300吋，由于介質(zhì)層33與油墨層2的接觸面為錐面，則鹽溶液I對油墨層2中油墨的作用力從中間區(qū)域開始，油墨被給予向四周散開的力，從而油墨被排擠到流體墻體的四周壁上，實現(xiàn)了減小油墨的可見度從而提高電潤濕顯示的對比度和透過率的目的。在電潤濕顯示單元中，介質(zhì)層一般由絕緣材料制成，包括有機高分子類材料，如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等及其衍生物；還包括無機材料例，如ニ氧化硅，氮化硅之類。對于所屬領域技術人員顯然的是，應當根據(jù)介質(zhì)層所選用的材料，來選擇相應的制作エ藝形成所需要的形狀。例如，當介質(zhì)層采用有機高分子樹脂類材料吋，由于所采用的有機高分子樹脂類材料比較軟，所以一般需要經(jīng)過涂敷和蝕刻來形成；而無機材料較硬，所以一般采用機械加工方式來形成。如果介質(zhì)層采用的是光刻膠，則經(jīng)過常規(guī)的曝光、顯影等半導體エ藝來實現(xiàn)所需要的形狀。以上，通過三個示例性實施例描述了本發(fā)明的電潤濕顯示單元?？梢钥闯觯景l(fā)明通過對電潤濕顯示単元中的介質(zhì)層進行改進，即通過給介質(zhì)層增設ー個用于引導電潤濕顯示単元施加電壓時油墨的受カ方向的引導部件，使得當對電潤濕顯示單元施加電壓改變顯示狀態(tài)時，電潤濕顯示單元中的油墨受到了向四周散開的力，從而油墨被排擠到流體腔室的四周壁上。因此，觀察者可見的油墨區(qū)域僅僅為附于四周壁上油墨的厚度，大大減小了油墨的可見區(qū)域，從而實現(xiàn)了增大電潤濕顯示的透過率和對比度的目的。但是，本發(fā)明不限于此，任何對介質(zhì)層進行改進，以控制油墨在電潤濕顯示單元被施加電壓時的作用力的技術方案都應當屬于本發(fā)明的范圍。另外，本發(fā)明還提供了ー種電潤濕顯示系統(tǒng)，其包括根據(jù)本發(fā)明上述實施例之一描述的電潤濕單元的陣列。圖7a和7b分別示出了根據(jù)本發(fā)明的包括本發(fā)明第一實施例的電潤濕顯示單元陣列的電潤濕顯示系統(tǒng)在暗態(tài)和亮態(tài)時的俯視圖。從圖中可以清楚地看至IJ，在亮態(tài)時，不再存在圖2b示出的角落中的油墨，而油墨完全地附于流體腔室的四周壁上，從而大大減小了油墨的可見度，增大電潤濕顯示的透過率和對比度。對于本領域技術人員來說明顯的是，可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對本發(fā)明進行各種改變和變形。本領域技術人員可以理解的是，所描述的實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明；本發(fā)明并不限于所述實施例，而是僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種電潤濕顯示單元，包括 流體腔室，包括油墨層； 介質(zhì)層，處于油墨層下方； 電極，處于介質(zhì)層下方；以及 引導部件，設置在介質(zhì)層上朝向油墨層的ー側(cè)，當對所述電潤濕顯示單元施加電壓吋，用于引導油墨層中油墨的受カ方向，使得油墨依附于流體腔室的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電潤濕顯示単元，其中所述引導部件是設置在介質(zhì)層的中間區(qū)域內(nèi)的不與油墨相容的憎油區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電潤濕顯示単元，其中所述憎油區(qū)是通過在介質(zhì)層中與油墨層接觸的ー側(cè)的開口內(nèi)填充不與油墨層中的油墨相容的材料形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電潤濕顯示単元，其中所述材料包括蠟、陶瓷或金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電潤濕顯示単元，其中所述引導部件是設置在介質(zhì)層與油墨層接觸的表面的中間區(qū)域上的ー錐體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電潤濕顯示単元，其中所述錐體是三角錐或圓錐。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電潤濕顯示単元，其中錐體高度為油墨層高度的1/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電潤濕顯示単元，其中所述引導部件是與油墨接觸的表面為中間高兩端低的錐面的所述介質(zhì)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電潤濕顯示単元，其中所述錐面為圓錐面。
10.ー種電潤濕顯示系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求I至9之一所述的電潤濕單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電潤濕顯示單元及電潤濕顯示系統(tǒng)。所述電潤濕顯示單元包括流體腔室，包括油墨層；介質(zhì)層，處于油墨層下方；電極，處于介質(zhì)層下方；以及引導部件，設置在介質(zhì)層上朝向油墨層的一側(cè)，當在對所述電潤濕顯示單元施加電壓時，用于引導油墨層中油墨的受力方向，使得油墨依附于流體腔室的內(nèi)壁上。本發(fā)明還提供了一種包括上述電潤濕顯示單元的電潤濕顯示系統(tǒng)。本發(fā)明的電潤濕顯示單元在顯示趨于亮態(tài)時油墨層中的油墨不再存附于底面一角或中間區(qū)域而遮擋部分光線，而是可以通過引導部件來引導油墨受力方向使得油墨在顯示趨于亮態(tài)時依附于流體腔室的周圍內(nèi)壁上，從而可以減小油墨的可見度，增大顯示透過率，提高顯示對比度。
文檔編號G02B26/02GK102650732SQ20111012614
公開日2012年8月29日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者田肖雄 申請人:京東方科技集團股份有限公司