CN101960356A - 流体分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在一表面上提供第一流体的方法，所述方法用于制造电润湿装置。该方法包括：提供表面；提供与第一流体不能融合的一定体积的第二流体；提供用于分配第一流体的分配器；以及，分配第一流体，使得第一流体在与重力方向相反的方向上穿过第二流体到达表面上。本发明进一步涉及一种方法，包括：将第一流体放置成与所述表面接触，同时将所述表面设置在沿与重力方向相反的方向相对于所述第一流体定位的位置中。本发明还涉及被布置为提供这种方法的设备，以及涉及电润湿装置。

Description

流体分配方法

技术领域

本发明涉及一种在表面上提供第一流体的方法，该方法具体用于制造电润湿(electrowetting)显示装置。

背景技术

国际申请WO 2005/098797公开了一种在基板表面上提供油层的方法，该方法尤其适于制造电润湿显示器。该表面最初由一层水覆盖。分配器的开口位于水层中且在表面上方。将油供应至分配器内，并在开口与表面之间形成一油滴。该表面包括由第二亲水区域包围的第一疏水区域。当分配器在表面上移动时，在第一和第二区域上拖动油滴，并用油层取代第一区域上的水，而将水留在第二区域上。

发明内容

本发明的目的是，提供一种在表面上提供油层的替代方法。

通过在表面上提供第一流体方法来实现本发明的目的，该方法用于制造电润湿装置，所述方法包括：

a)提供表面；

b)提供与第一流体不能融合的一定体积的第二流体；

c)提供用于分配第一流体的分配器；以及

d)分配第一流体，以使得第一流体在与重力方向相反的方向上穿过第二流体而到达表面上。

由于重力(例如，是向下方向的力)以及由于分配器布置在表面的下方，第二流体一经分配便会朝着表面运动，以接触表面。有利地，由此可将分配器定位成远离表面，因为所分配的第一流体自动地朝着表面运动。因此，可以免除这样的情况：仔细地定位分配针，以使分配针紧密地接近表面，且可能是在很小的区域内，如现有技术中已知的。因此，分配器可具有简单的构造。此外，通过在与重力相反的方向上分配第一流体，并由于相应定位的表面，该表面有助于使提供至其上的一定体积的第一流体稳定，由此在表面上提供精确的分配。因此，本发明的方法简单且有效。

优选地，第一流体具有比所述第二流体低的密度。因此，当分配第一流体时，第一流体将趋向于穿过第二流体而朝着表面上升，而不需要使分配设备紧密地接近表面以将第一流体施加至表面。在电润湿装置中，可以提供具有相等密度的第一流体和第二流体。然而，当批量制造这种装置时，提供在所有工作温度下都具有精确匹配密度的第一流体和第二流体可能难以实现。有利地，本发明的方法可以利用流体之间的密度差来以简单的方式在表面上提供第一流体。而且，由于利用流体的固有特性在表面上提供流体，所以不需要复杂的分配设备。而且，不需要不同流体的精确的密度匹配，从而为制造提供了更大的容差。

在本发明的其他实施方式中，将分配器布置为分配第一流体和第二流体的混合物，该方法包括在步骤d)中分配混合物。混合物可以是第一流体和第二流体的乳浊液。表面对第一流体的润湿性可以比对第二流体的润湿性大，这表示，当第一流体适当地接近表面时(可能接触表面)时，第一流体可以与第二流体分离，从而在表面上形成第一流体层；因此，利用流体相对于表面的不同润湿行为简单地将第一流体涂覆在表面上。例如，表面可能是疏水表面，第一流体是非极性的，且第二流体是极性的或导电的。

在本发明的其他实施方式中，第一流体的密度与第二流体的密度基本相等。基本相等是指，第一流体和第二流体具有这样的密度，其使得第一流体或第二流体都将不趋向于在第一流体和第二流体的混合物中上升。可以通过在流体中使用添加剂以调节它们的密度，来获得第一流体和第二流体的相等密度。包括具有相等密度的第一流体和第二流体的电润湿装置可以具有有利的性能。例如，显示器即使摇动，也可以抵制第一流体和第二流体的结构的破裂。由于采用密度基本相等的第一流体和第二流体，本发明的方法允许在表面上容易地提供第一流体。例如，在优选实施方式中，分配器可以布置成用使第一流体穿过第二流体到达表面的速度分配第一流体。因此，通过用适当的力从分配器喷射第一流体，第一流体可以克服第一流体由于密度匹配的原因而保持在第二流体中固定位置的趋势而到达表面。

有利地，可以将监控设备和分配器布置在表面的相对侧上，以避免由于第一流体和第二流体之间的弯月面效应(meniscus effect)而导致的监控的任何失真，当从与分配第一流体相同的一侧进行监控时，会出现该弯月面效应。此外，从与分配相同的一侧进行监控，使得难以观察到在表面上施加第一流体的点，该点对于有效的监控来说是理想的。因此，由于分配器布置在表面下方，所以将监控设备布置在表面上方。由于表面是透明的，所以可通过透过表面观察第一流体在表面上的提供来进行监控。此外，由于将监控设备布置在表面上方，所以，与将设备定位在表面下方的情况相比，尤其是与将设备定位在表面与制造设备的一部分(例如，后面描述的第二流体的槽(bath)的底座)之间的情况相比，可没有阻碍地在三维尺度上更自由地移动该设备。

在本发明的优选实施方式中，分配器在与第一流体不能融合的另一流体的帮助下分配第一流体。此另一流体可以是空气，并允许以有效的方式使一第一流体层施加在表面上。

在本发明的其他实施方式中，该方法包括在第二表面上提供第三流体，该方法包括：

e)提供第二表面；

f)提供用于分配第三流体的另一分配器；以及

g)分配第三流体，使得第三流体在与重力方向相反的方向上穿过第二流体而到达第二表面上。有利地，本发明的方法可用来制造具有两个或多个可切换显示层的电润湿显示装置。通过使用本发明的方法来制造至少一个显示层，可以将两个独立组装的显示层结合在一起，而不需要翻转其中一个显示层，这个翻转步骤将是不方便且效率低的制造步骤。

在本发明的优选实施方式中，该方法包括使用监控设备监控第一流体层在表面上的形成，并控制第一流体的分配以提供具有预定厚度的层。这允许以可控的方式执行第一流体在表面上的提供。

在本发明的优选实施方式中，本发明的方法适于用于制造电润湿装置的连续卷绕处理(roll-to-roll process，卷进卷出工艺)。连续卷绕处理可用来简单有效地、批量且低成本地制造电润湿装置。连续卷绕处理(也叫做丝网处理(web processing))的本质是指，可以连续地执行装置组装步骤，而不需要减慢或停止处理来执行这些步骤。可以使用薄片状(laminar，层状)和/或柔性材料来组装电润湿装置，这些材料非常适于进行连续卷绕工艺。因此，本发明的方法与连续卷绕处理完全兼容，使得能够以有效的方式制造电润湿装置。

在所附权利要求中限定了本发明的其他方面。

从以下结合附图对本发明优选实施方式的描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，这些实施方式仅以示例的方式给出。

附图说明

图1示意性地示出了使用本发明的方法制造的电润湿显示装置；

图2示意性地示出了用于提供使用本发明的方法制造电润湿装置的连续卷绕方法的设备；

图3和图4示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的分配方法；

图5a、图5b和图5c示意性地示出了根据本发明的另一实施方式的分配方法；

图6示意性地示出了使用本发明的方法制造的可选择的电润湿显示装置。

具体实施方式

图1示意性地示出了使用本发明的分配方法制造的电润湿显示装置的一系列电润湿元件的横截面。将该系列的元件示出为与其上形成有第一流体层的表面的定向相比是相反的，这将在后面进行解释。第一基板2设置有电极4，其作为薄膜导体沉积在基板上。每个电极均连接至用于提供电压的信号线6。这些电极由无定形含氟聚合物(例如，AF1600)的薄疏水层8覆盖。薄亲水层10(例如，SU8)的图案将基板的表面划分成疏水的第一区域12位于亲水的第二区域10之间。亲水层由疏水性较小的材料制成，即比薄疏水层8更亲水。因此，尽管在这里使用术语“亲水”，但亲水层可以表现出疏水特性。换句话说，疏水层对第一流体更具有可润湿性，而亲水层对第二流体更具有可润湿性。在此实例中，第一区域的尺寸是大约20至500平方微米，例如，160平方微米，并且，第二区域具有大约1至50微米的宽度(例如，10微米)和大约3至6微米的高度。顶部上设置有电极4、疏水层8、和亲水层10的第一基板2，经历根据本发明的分配方法的处理，其中使用油作为第一流体，用水作为第二流体，并用空气作为另一流体。在其他实施方式中可以使用另外的流体组合。将在下面详细说明该分配方法。在执行该分配方法之后，第一区域12由厚度在3与6微米之间(例如，5微米)的油层14均匀地覆盖。油层的厚度至少部分地由第二区域的高度确定，因为该高度在第二区域上确定了一位置，在该位置处固定住了第一流体与第二流体之间的界面。第二区域10和油层14由水16覆盖。水可以包含盐或其他添加剂，以增加其导电性和/或放大用于装置操作的温度窗口。在分配方法的过程中使用的第二流体(在此实例中是水)优选地是与在包括基板的产品中使用的相同的流体，这避免在执行分配方法之后用另一流体更换第二流体。第二基板18在第一基板与第二基板之间形成一封闭空间。在第一基板2与第二基板18之间设置密封(未在图1中示出该密封)，以将第一基板2与第二基板18彼此分离，从而形成该封闭空间。所述密封可以设置在显示装置的周界周围。因此，该密封确定了第一基板与第二基板之间的距离，并限定了装置的显示区域。

亲水层10的图案限定了油层14限制于其上的基板上的元件。每个元件具有一电极4。与信号线连接的另一电极17与水16接触，形成多个元件所共用的公共电极。当在公共电极17与一元件的电极4之间施加电压时，该元件中的油层14移动至一元件的一侧或破裂，并且，第一表面将至少部分地被水16覆盖。在国际专利申请no.WO03/071346中更充分地描述了此所谓的电润湿效应。当油和/或水具有对于光的吸收、反射和/或透射的特殊光学特性时，该元件能够用作例如显示器中的光阀。

电润湿元件可以在显示设备中使用，在该显示设备中，多个电润湿元件形成显示装置。该设备中的显示驱动系统提供电压，以将这些元件设定在期望的状态下。

图2示意性地示出了使用连续卷绕处理来制造电润湿装置的设备。连续卷绕处理是一种涉及使用一系列辊子来将部件层(component layer)送进、处理以及组装在一起的连续处理。该处理可在室温和大气压下进行。在此实例中，所组装的装置是用图1示出的装置。

下文中将描述的装置的部件层与图1中描绘的装置的零件相似，并且，在这里将用相同的参考标号加上100来表示；这里也应采用相应的描述。在此实例中，装置的每个部件层均设置在单独的辊子R1上。然而，在其他实施方式中，至少其中两层部件层可彼此连接，并设置在一个辊子上。在制造过程的每个步骤之间，由其他辊子R2来旋转送进并操纵部件层。在图2中，用箭头指示辊子R1，R2各自的旋转方向。可以以例如大约每秒0.1至100毫米的范围内的速度通过连续卷绕处理送进这些层，且上述速度优选地在大约每秒0.5至5毫米的范围中。

现在将描述部件层的细节以进行装置制造。对于使用辊子以在制造过程中提供并操纵这些层，每层都具有适当的柔性和坚固性，以避免被辊子损坏。这些部件层的至少一个可以沿着该层的两个相对侧的每一侧冲出一系列凹口，每一侧的凹口与辊子(上述层在该辊子周围通过)的每一端的周界周围的一系列凸起配合。使用此凹口和凸起布置，可以减少部件层的对损坏敏感且易于损坏的有源区域与辊子的表面之间的接触，以将对有源区域的损坏减到最小。可以结合使用改进的辊子，例如，使得通过凹口和凸起将部件层悬挂在辊子上方。此外，可以适当地定位辊子，以避免这些层的敏感区域与辊子接触。而且，可以避免部件层在辊子上的滑脱。

第一基板102和第二基板118是装置的部件层，且可以例如由以下材料形成：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚邻苯二甲酸酯(PEN)、聚醚砜(PES)或聚酰亚胺(PI)。如果将要制造的显示器是反射显示器，那么第一基板102可以是反射基板。电极104作为一部件层提供，并且其可以由已经根据电极104的期望图案印刷的聚(3，4-二氧乙基噻吩)(PEDOT)或纳米碳管形成。电润湿装置(例如，图1所示的电润湿装置)用作电容器。因此，电极材料不需要是高导电的，即，该材料可以具有高欧姆电阻。因此，具有更大的设计自由度来为连续卷绕处理选择适当的电极材料、和/或材料的处理方法。例如，这种电极层可以用于制造直接驱动型的电润湿显示装置。为了在其中一个基板上提供更复杂的电极图案，例如为了在制造有源矩阵型的显示装置中使用，可使用例如由Polymer Vision^TM或Plastic Logic^TM制造的分层结构。在连续卷绕处理中，可以使用印刷方法(例如凹版印刷)制造疏水层108，其与平台(flat-bed)柔版印刷(flexoprinting)技术相似。例如，可以使用印刷、浮雕、层压或平版印刷技术形成像素壁110的部件层。在浮雕的情况中，可以将像素壁材料提供为一薄片，并使其在具有浮雕图案的辊子上通过，从而使得像素壁材料压印上期望的像素壁图案。像素壁的印刷可以是丝网印刷方法。可以在辊子R1上设置密封层20。在其他实施方式中，密封层可以与另一部件层组合(例如，与像素壁层组合为一层。而且，例如，通过浮雕疏水材料可以将疏水层和像素壁层提供为组合层。

第一基板102、电极层104、包括疏水第一区域的疏水层108、像素壁层110和密封层20，每个均是独立的部件层，这些层从辊子R1送进，进而经由其他的辊子R2，其中在此实施方式中，第一基板102是最上层，并且使用对准和接合设备22将上述这些层彼此对准和接合。可以使用承载器通过辊子来操纵这些部件层，或者，可以将这些部件层悬挂在辊子之间。可以使用机械的或光学的技术进行对准。对于低分辨率的对准(例如+/-0.1毫米)，可以使用机械技术，例如使用销钉或导轨。对于高分辨率的对准(例如+/-5微米)，例如，为了使像素壁与电极图案对准，或为了装置中的可选滤色片层的对准，可能需要光学技术。光学对准可以在所处理的层区域的边缘处使用标记；例如，这些标记可设置在电极层中，并可以在装置组装的最后阶段中被去除。

在对准之后，这些层同时彼此接合。接合可以是层压处理，该处理可以使用粘合剂来将部件层彼此粘结。在对准和接合之前，作为连续卷绕处理的另一步骤，可以在部件层上设置粘合剂。或者，替代地，可以在已经施加了粘合剂且由剥离层保护的辊子R1上提供部件层，在层的对准和接合之前，于连续卷绕处理的过程中去除该剥落层。在适当的条件下执行接合以使得能够在层之间形成有效的粘结，例如，在室温下和在大气压下。在接合过程中，可以对层的某些部分施加局部加热和加压。粘合剂可以是可固化的，以形成适当的粘结。

在接合之后，使用分配设备23分配一层第一流体以便在疏水第一区域112的表面上形成第一流体层。为了进行此分配，在分配第一流体的同时，接合层21被浸入保持在槽26中的一定体积的第二流体116中且移动通过分配设备。将在后面详细描述此分配。

可选地，可以使用监控设备(例如，辐射检测器28和辐射束源29)来监控第一流体的分配。当制造装置时，重要的是，这层第一流体具有适当的厚度，以便所完成的显示器能正确地操作。当监控分配时，可使用来自监控设备的监控信号来相应地控制第一流体的分配，以提供具有预定厚度的第一流体层。例如，可控制疏水第一区域的表面移动经过分配设备的速度，或控制分配第一流体114的速率。

例如，通过测量穿过形成于疏水第一区域的表面上的第一流体层的辐射的强度来进行监控。对于要制造的反射显示装置或透射显示装置，可以将辐射束源29分别布置在表面的与检测器28相同或相对的侧上，以发出穿过第一流体层(一旦第一流体被分配在表面上)的辐射。如果第一流体是有颜色的，那么根据第一流体层的厚度，第一流体层吸收一定比例的所发出的辐射。辐射检测器28测量穿过第一流体层之后的辐射的强度。如果所检测的强度偏离了表示期望层厚的预定量强度，那么相应地控制分配。在其他实施方式中，替代地，监控设备可以包括用于对第一流体层的形成进行成像的摄像机。可以使用对所捕获的图像的处理来控制分配。

有利的，从疏水第一区域的表面的一侧监控第一流体层的形成，该侧与分配设备所定位的一侧相对。因此，由于从表面下面分配第一流体，所以监控将从表面上方进行。这是有利的，因为其避免了所监测的辐射或图像的失真和可能的阻断，所述失真和可能的阻断由第一流体层与第二流体之间的弯曲弯月面导致。同时，在替代实施方式中，可以在表面下方进行监测，并且，监控设备的至少一部分在三个维度上所需的运动，例如，由槽26的底座阻碍。

在表面上分配第一流体层之后，可以用定位在离表面适当距离处的校平器(例如，刮刀或刀片)校平第一流体层的厚度，以获得预定的第一流体层厚度。在从表面到第一流体与第二流体之间的弯月面的方向上，且在与表面的平面垂直的方向上取得该厚度。在将使用图3和图4描述的实施方式中，分配设备可以适于形成这种校平。在其他实施方式中，例如用图5描述的实施方式，校平器可以独立于分配设备，并且可以在将第一流体分配在表面上之后校平第一流体。为了精确地校平，适当地控制第一流体层相对于校平器的移动速度。

由于表面对第二流体的低可润湿性，空气气泡(pocket of air)可以被捕获于疏水表面上。优选地，在装置的组装过程中去除这种空气气泡。可以使用下面用图3或图4描述的分配设备在分配第一流体的同时执行空气气泡的去除。替代地，空气去除可以是与分配分开的处理，例如，在分配第一流体之前使另一流体(例如空气)的小珠沿着疏水表面通过，以使得所捕获的空气气泡与空气小珠合并。也可以在空气不饱和的流体中使用空气的声波降解(sonication)或解散。当使用下面描述的图5a、图5b和图5c的分配器时，可以在分配之前进行单独的空气去除。

一旦已经分配了第一流体层，就用辊子R2将接合层21送进至另一对准和接合设备30，以与第二基板对准并接合。经由辊子R1、R2将第二基板118送进至另一对准和接合设备30。该另一对准和接合设备30将第二基板与接合层21对准，并使用与之前针对对准和接合设备22描述的技术相似的对准和接合技术且使用密封材料(例如，粘合剂)将第二基板与接合层21接合在一起。当将第二基板118与接合层21接合在一起时，将它们浸入第二流体116中。这便于简单地用第二流体116填充所制造的装置的封闭空间，而不会将空气引入该封闭空间中。

在进一步对准和接合之后，从槽26收回接合层21(现在包括第二基板118)。为了完成电润湿装置的制造，可以使用适当的设备32执行各种其他制造步骤；例如，将集成电路(例如用于驱动装置的操作的部件)施加至装置，以及安装信号线和公共电极，将接合层21切割成多个部分以形成多个电润湿装置，并修整接合层21以去除这些层的任何用于制造但对于最终装置来说不需要的部分，例如，在任何部件层(例如基板)的侧边处的凹口。

现在将用图3描述第一流体的分配。将用相同的参考标号加上200来表示与用图1描述的装置的特征相似的特征；这里也应采用相应的描述。

图3以横截面示出了用于实现本发明方法的分配设备的一个实施方式。分配设备包括分配器34，该分配器用于在薄疏水层的表面36上且由此在图2所示接合层21的疏水区域上提供第一流体214。接合层21可以包括多个这种表面，每个表面都是一个第一疏水区域。将分配器34布置在表面36下方，在此实施方式中，在将第一流体层施加至表面36之前，表面36浸入第二流体中且被第二流体覆盖。分配器34是注射器针38形式的，其具有中心通道40，并且，在上述连续卷绕处理的过程中，表面36在方向42上移动经过分配器34，其中分配器具有固定位置。方向42位于基本平坦的表面36的平面中。通过通道40供应第一流体214。上述针具有开口44，在操作中，开口44位于第二流体216内且位于表面36下方。另一流体45部分地位于通道40内，且部分地位于开口44与表面36之间。该另一流体与第一流体不能融合，并且在开口44与表面36之间形成小珠46。小珠46可以与表面36局部地毗连。

第一流体214作为相对薄的层沿着第一流体214与另一流体45之间的界面50从注射器38向表面36移动，在表面36处，第一流体停留而成为层51。第二流体216与第一流体214之间的前导界面52推开第二流体，并用第一流体代替第二流体。在分配器通过之后保持在表面区域上的层51的厚度尤其取决于开口44的宽度、开口的形状、分配器的移动速度、开口44与表面36之间的距离、流体的粘性和小珠的尺寸、第一流体和另一流体的量、各个界面的界面张力、以及化学差异(即，流体的各种组合与表面和分配器之间的疏水性的差异)。通过从表面下方分配，该表面有助于在分配过程中和分配之后从上方稳定第一流体和另一流体的体积。这种优点适用于后面描述的其他实施方式。

第一流体214可以是非极性的，例如烷烃(例如十六烷)，或油(例如碳水油)，并且在此实施方式中是硅油。第二流体216可以是与第一流体不能融合的任何流体。第二流体216可以是极性的或导电的，其在覆盖有第一流体和第二流体的第一基板的一些应用中是有用的。所示实施方式用水作为第二流体。有利地，另一流体45与第一流体和第二流体均不能融合，以使小珠稳定。该另一流体可以是气体，例如空气、氮气或氩气。此实施方式用空气作为另一流体。其他可使用的不能融合的流体是碳氟化合物和液体金属(例如水银)。

如果表面对第一流体的可润湿性比对第二流体的可润湿性大，那么将便于第一流体在表面上的沉积。在所示实施方式中，该表面是疏水层，例如，无定形含氟聚合物，比如AF1600。疏水层增加油粘附至表面且排斥水的趋势。

可通过以下连续步骤来实现如图3所示的另一流体的应用：用第一流体填充注射器，将一定量的空气抽入注射器，将注射器插入第二流体216的层中，并将空气推出注射器。小珠的尺寸由注射器中的空气的量以及第一流体与第二流体的特性确定。注射器可以用填充有第一液体的贮液器和用于分配期望量第一液体的泵机构代替。

在使用分配器34分配第一流体的过程中，分配器与表面之间的空气小珠将与任何被捕获的空气气泡合并，从而将空气气泡从疏水区域的表面释放并使整个区域可用于第一流体。当分配器移动经过表面时，小珠用作清除所捕获的空气气泡的清洁器。

在本发明的此实施方式和用图4、图5a、图5b和图5c描述的那些实施方式中，第一流体的密度比第二流体的密度低。第一流体与第二流体之间的密度差异可以是，例如，至少大约0.01克每立方厘米，并优选地是至少大约0.05克每立方厘米，或更大。随着第一流体的密度与第二流体密度之间的差异增加，第一流体穿过第二流体上升以接触表面的趋势增加。因此，高密度差(例如，大约0.35克每立方厘米或更大)可以是优选的。然而，密度差应该选择成使得不会不利地影响所完成的装置的操作。可以用添加剂来调节第一流体和第二流体的密度。例如，作为水的第二流体可以用盐调节其密度，并可以具有大于1克每立方厘米的密度，并且，在一些实例中，大于1.1克每立方厘米。假设第一流体的密度比第二流体的密度低，那么，一经分配，第一流体便沿与重力方向相反的方向朝着表面移动，直到其接触表面为止。换句话说，第一流体穿过第二流体上升，以到达表面，其中该表面布置在一定体积的第二流体中。在接触表面时，第一流体润湿表面，以形成与表面毗连的第一流体层。这由表面的疏水性帮助实现。

图4示出了根据本发明的另一实施方式的分配设备，其具有细长分配器，该细长分配器用于穿过第二流体(水)并通过另一流体(空气)的辅助在疏水表面上提供一层第一流体(油)。将用相同的参考标号加上300来描述与之前描述的特征相似的特征；这里也应采用相应的描述。

图4示出了穿过分配器55和接合层321的切口。分配器可以在短边处由两个垂直壁封闭。分配器55具有U形形状，其开口56面向表面336。上述开口在第二流体316的表面的下方。第二流体与环境之间的界面未在图中示出。分配器具有用于将油供应至分配器中的管子58形式的第一输入部和用于控制空气的管子60形式的第二输入部。长分配器可以具有两个或多个第一输入部和/或第二输入部，这些输入部在分配器的长度上有规则地间隔，以改进流体的控制。空气形成由一层油314包围的细长小珠62。开口56的宽度优选地小于10mm，例如，为2mm。当开口比10mm宽时，油趋向于从开口溢出并在水中向上移动。开口在表面上方的距离优选地小于2mm，并且，在特殊的实施方式中是0.1mm。开口与表面之间的小距离有助于通过毛细力由第一流体填充分配器。

分配器在内壁64上以及在邻近于开口56的壁部66上具有疏水表面。疏水特征使油附着在分配器上。分配器的外壁68(其至少部分地与水毗连)是亲水的，以避免被油污染。分配器可以由稍微疏水的PMMA制成。此材料具有高接触角滞后的优点，这改进了油的位置稳定性。通过简单地控制油/水界面移动的方向，这种材料可以是油或水润湿的；分配器转角处的界面固定增加了此效应的功用。虽然图中的第一流体固定在壁部的两个外边缘上，但是其也可以固定在壁部的两个内边缘上。滞后现象指的是在流体边界的前进和后退运动之后接触角中的差异。

在沉积处理的过程中，接合层321在基本上垂直于开口56的长轴的方向70上移动，从而使水与油之间的前导界面72移动经过表面336。在此实施方式中，该表面是与疏水区域74的图案相对应的多个表面中的一个，每个表面可以是第一区域或第一区域和第二区域的子图案。例如，每个子图案可以用于一显示装置，并且，在平行于分配器的长轴的方向上在表面上布置两个或更多个显示装置。此外，图案或子图案可以具有向观察者传达意思(例如标志)的形状。这种子图案可以与另一子图案组合，以用作显示功能，并共同提供标志功能。在显示装置中，图案或子图案可以是可切换的，其作为公共显示元件，或者是不变的，即不可切换的。在另一实施方式中，这种图案或子图案提供装饰效果，例如，以增强观看者的体验。

开口的长度基本上等于或大于与开口的长轴平行的图案的尺寸。该长度应该至少是这样大，其使得在小珠62的边界处引起的任何沉积不规则性都发生在图案外部。开口的长度可以基本上等于垂直于扫描方向的方向上的表面的尺寸。区域74之间的区域73优选地是亲水的，例如，用SU8覆盖，以避免油沉积在表面的此区域中；与用图1描述的亲水区域相似。

在图4所示的设备的实施方式中，油314的前导界面72平行于第一区域与第二区域之间的边界线76推进。由于不希望油与第二区域毗连，所以在分配器下方的油的形状沿着从疏水区域到亲水区域的接触线被扰乱了。在分配器在表面上的移动过程中，油在边界线上的固定导致粘滑运动(stick-slip motion)，这可能导致有条纹的沉积油层。

图5a、图5b和图5c示意性地示出了根据本发明另一实施方式的用于分配第一流体的替代的分配器，以及第一流体层在一系列这种表面的目标疏水表面TS上的形成。为了清楚起见，仅示出了接合层的一部分。这些特征与之前描述的那些特征相似，并且，在这里和在图5a、图5b和图5c中将用相同的参考标号加上400来表示这些特征；这里也应采用相应的描述。

此实施方式的分配器是固定在第二流体416的槽426中的管子80。分配器具有面向上且朝向接合层421的开口82，接合层421沿位于其平面中的方向442在分配器上方经过，与接合层在图3或图4描述的分配器上方的经过相似。分配器与第一流体供应连接，为了清楚起见未示出该第一流体供应。

参考图5a，目标表面TS尚未被第一流体层覆盖。沿经过方向442在目标表面TS更前面的相应表面已经由一层第一流体414覆盖。在目标表面TS更后面的相应表面，即在与经过方向442相反的方向上的相应表面没有被第一流体414覆盖。分配器80通过开口82将第一流体414以液滴84的形式分配到第二流体416中。可以根据开口82的尺寸和形状以及供应至分配器80的第一流体的流速来控制液滴的体积。根据接合层421在分配器上方的经过速度来预定分配器与目标表面TS之间的距离，以使得第一流体的液滴正确地上升并接触和润湿目标表面TS，以及每个连续的目标表面。

在图5b中，第一流体的液滴84已经穿过第二流体416上升，以接触并开始润湿目标表面TS。另一液滴85将要被分配，以润湿在目标表面TS之后将要在分配器上方经过的表面。在图5c中，液滴84已经铺展开以润湿整个目标表面TS，从而在目标表面TS上形成第一流体的层86。另一液滴85已经接触并开始润湿下一个表面，与此同时已经分配又一液滴88。

应将以上实施方式理解为本发明的说明性实例。构想本发明的其他实施方式。例如，可以使用替代的分配设备来分配第一流体。上面已经用图3和图4描述了分配器的实施方式。在英国专利申请no.0707201.0中描述了这种分配器的其他细节以及可以根据本发明使用的其他实施方式，该专利申请的内容以参考方式整体结合于此。此外，上面用图5a描述的分配器也可以不将第一流体分配为独立的液滴，而是将第一流体分配为连续流。在替代的实施方式中，可以通过分配设备将第一流体放置为紧密地接近表面或与表面直接接触，以在与重力相反的方向上分配第一流体。这与分配设备在远离表面处分配第一流体的其他实施方式相反。在分配过程中，分配设备也可以接触表面。在其他实施方式中，使用不同颜色的第一流体覆盖不同的目标表面可能是理想的。这可以通过提供多个分配器(例如，每个分配器均与用图5a描述的分配器相似，每个分配器用于分配一种不同颜色的第一流体)，并相应地控制不同颜色的流体的分配来实现。装载有不同颜色的第一流体的喷墨型分配器，也可以用来分配不同颜色的第一流体。在其他实施方式中，分配设备可以定位在第二流体的外侧，并布置为将第一流体分配到第二流体中，第一流体随后朝着表面运动。

上述实施方式涉及在第一流体的密度比第二流体的密度低的情况下进行第一流体的分配。在本发明的其他实施方式中，第一流体和第二流体可以具有基本上彼此相等的密度。这可以通过使用添加剂调节流体的密度来实现。在这种实施方式中，可以将分配器布置为，用使第一流体穿过第二流体以接触表面的速度分配第一流体。因此，可以根据分配器与表面之间的第二流体的体积来控制例如用压力从分配器喷射第一流体的力，以克服来自第二流体的任何重力和拖曳力，并且优选的第一流体在第二流体中保持固定的位置。在一个实例中，分配器和表面彼此间隔开小于大约5毫米的距离，优选地为2毫米或更小。在其他所构想的实施方式中，第一流体可以比第二流体更浓稠，并如上所述可以通过在压力下喷射第一流体而将其施加至表面，或通过将第一流体分配成紧密地接近表面，以允许表面疏水性将第一流体吸附至该表面。

在本发明的其他实施方式中，分配器可以布置成分配第一流体和第二流体的混合物，例如作为乳浊液。如果第一流体的密度比第二流体的密度低，那么第一流体将穿过乳状液上升，以接触并润湿表面，从而将第一流体与第二流体分离。在其他实施方式中，第一流体和第二流体的密度可以是基本上匹配的。然后，可以在适当地靠近表面处分配乳浊液，使得第一流体用于润湿疏水表面的亲和力(优先于第二流体)将吸引第一流体以润湿表面，从而导致第一流体和第二流体从乳浊液的分离。

在如上所述的制造装置的方法中，在分配第一流体之前，部件层同时接合。替代地，为了开始连续卷绕处理，可以在一个辊子上设置预先接合的部件层，为在其上分配第一流体做准备。从第一基板开始，例如可以通过将每个层分别堆建在彼此的顶部上来产生已经接合的层。例如，可以通过在下方的层上印刷适当的材料而处理下方的层，以在上方形成相邻层。或者，下一层可以已经制作好，并由此可以简单地层压在下方的层上。

已经描述了使用本发明制造电润湿装置的方法，该方法用于制造在第一基板上具有单个可切换显示层的显示装置。本发明对于制造具有两个或多个可切换显示层的电润湿显示装置也是有利的。图6中示出了具有两个显示层的示例性显示装置。在这里和在图6中，将用相同的参考标号加上500来表示与之前描述的特征相似的特征，并且，这里也应采用相应的描述。在第二基板518上设置第二显示层。第二显示层具有与第一基板上的第一显示层相似的构造，因此，第二显示层包括电极90、信号线92、疏水层94、亲水层96，以及将基板表面划分成疏水区域98的亲水层的图案，这些特征与之前描述的第一显示层的相应特征相似。一层第三流体99覆盖每个疏水区域98，第三流体与第二流体不能融合，并且，相似地，可以具有与第一流体相同的特性。可以使用电润湿力转换第三流体，与第一流体的转换相似。在国际专利申请no.WO03/071346中更充分地描述了具有两个或多个显示层的示例性电润湿显示器的细节。

为了使用上述的连续卷绕处理来制造双显示层装置，如上面用图2描述的那样制造第一显示层。可以用上述用于制造第一显示层的任何方法来单独地制造第二显示层。第一显示层和第二显示层可以设置在相同的第二流体槽中，以分别分配第一流体和第三流体。分配第三流体的方法包括，提供至少一个第二表面(是至少一个疏水区域98)，提供用于分配第三流体的另一分配器，以及分配第三流体以使得第三流体接触第二表面，该第二表面已经在与重力方向相反的方向上移动通过第二流体。

一旦已经单独制造了第一显示层和第二显示层，便例如用之前描述的另一对准和接合设备将它们对准并接合在一起。优选地，沿着将第二流体而不是第一流体平分的平面将第一显示层和第二显示层接合在一起，例如，在大约在第一基板与第二基板之间的中间位置的平面处。替代地，抗油密封材料可用来沿着将第一流体或第三流体的层平分的平面将第一显示层和第二显示层接合在一起。可在分配第一流体和第三流体之前或之后施加密封材料。

通过从接合层下方分配第一流体和第三流体，然后用辊子操纵第一显示层和第二显示层，从而第一显示层和第二显示层沿着大约垂直的平面接合，以与图2所示的用于一个显示层和第二基板的方式相似的方式，而不需要将其中一个所制造的显示层翻转180°(这是效率低且困难的操作方法，会导致所制造的显示器损坏)。

有利地，本发明可以构想用来使用连续卷绕处理来制造具有不止两个可切换显示层的显示装置，其与所述的第一显示层和第二显示层相似。

可以使用以上描述的用于制造电润湿装置的那些材料和/或部件层的替代材料和/或部件层。对于连续卷绕处理，可以构想使用任何柔性的和层片状的、并因此适于通过辊子操纵的材料或部件层。例如，对于采用背光的电润湿显示装置，可以在组装的最后阶段的过程中，在已将第二基板与显示层接合之后，将背光附接至显示装置。替代地，可以将背光层作为部件层提供，以与上述其他部件层接合。这种柔性背光层的实例包括有机发光二极管(OLED)或使用聚合光导的更传统的结构。那些描述的部件层之外的其他部件层(例如滤色片层)可以通过连续卷绕处理而包括在装置中。

至此，已经在连续卷绕处理的背景下描述了制造显示装置的方法(包括本发明的方法)，并包括这种方法的适用性。本发明不限于用在连续卷绕型处理中，并可以适合于其他制造处理。例如，可不用辊子来制造电润湿显示装置，通过在下方层的顶部上逐步地施加每个部件层(或部件层的组合)，或处理下方层以形成上方的层，然后在施加第二基板之前翻转所产生的接合层，使得可以使用本发明的方法将第一流体施加至疏水表面。或者替代地，可用本发明的方法制造其中一个可切换显示层，并且可用从上方分配第一流体的方法制造第二显示层。

在使用本发明的非连续卷绕处理中，接合层可以来回地经过分配设备，而不是在一个方向上连续地经过分配设备。事实上，通过将层的部分填充得比期望的薄，并使层的较厚部分平滑，对于校平施加至疏水表面的第一流体的层来说是有利的。

上面已经描述了使用在位于在顶部经过的接合层下方的固定位置处的分配设备分配第一流体和第三流体的方法。在这些实施方式中，分配设备可以不穿过槽的开口设置。在替代实施方式中，接合层可以是固定的，并且，分配设备可以沿着下方通过，以分配第一流体和/或第三流体。

将理解，相对于任何一个实施方式所描述任何特征都可以单独使用，或与所述的其他特征结合在一起使用，也可以与任何其他实施方式、或任何其他实施方式的任何组合的一个或多个特征结合在一起使用。此外，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的前提下，也可能使用上面未描述的等价物和修改。

Claims (24)

1.一种在一表面上提供第一流体的方法，所述方法用于制造电润湿装置，所述方法包括：

a)提供所述表面；

b)提供与所述第一流体不能融合的一定体积的第二流体；

c)提供用于分配所述第一流体的分配器；以及

d)分配所述第一流体，使得所述第一流体在与重力方向相反的方向上移动通过所述第二流体而到达所述表面上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流体的密度比所述第二流体的密度低。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一流体的密度与所述第二流体的密度之间的差异至少是大约0.01克每立方厘米。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述差异至少是大约0.35克每立方厘米。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述分配器布置为分配所述第一流体和第二流体的混合物，所述方法包括在步骤d)中分配所述混合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流体的密度与第二流体的密度基本相等。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述分配器布置为用使所述第一流体穿过所述第二流体到达所述表面的速度分配所述第一流体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述表面设置在所述一定体积的第二流体中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述表面的区域对所述第一流体比对所述第二流体具有更大的可润湿性，所述第一流体在接触所述表面时润湿所述表面，从而形成与所述表面毗连的第一流体层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述表面的区域是疏水表面，所述第一流体是非极性的，且所述第二流体是极性的或导电的。

11.根据权利要求9或10所述的方法，包括：用监控设备监控所述第一流体层在所述表面上的形成；以及控制所述第一流体的分配以提供具有预定厚度的所述第一流体层。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述监控设备和所述分配器布置在所述表面的相对侧上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述分配器沿重力方向布置在所述表面下方，并且，所述第一流体被分配以穿过所述第二流体朝着所述表面上升。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述分配器在与所述第一流体不能融合的另一流体的帮助下分配所述第一流体。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述分配器提供所述另一流体，以在所述分配器的分配开口与所述表面之间形成所述另一流体的小珠。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述表面基本上是平坦的，并且，所述方法包括在位于所述表面的平面中的方向上使所述表面和/或所述分配器相对于彼此移动。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在第二表面上提供第三流体，所述方法包括：

e)提供所述第二表面；

f)提供用于分配所述第三流体的另一分配器；以及

g)分配所述第三流体，使得所述第三流体在与重力方向相反的方向上移动通过所述第二流体而到达所述第二表面上。

18.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，包括在第二表面上提供第三流体，所述方法包括：

e)提供所述第二表面；

f)提供用于分配所述第三流体的另一分配器；以及

g)分配所述第三流体，使得所述第三流体在与重力方向相反的方向上移动通过所述第二流体而到达所述第二表面。

19.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法适合于用于制造所述电润湿装置的连续卷绕处理。

20.一种在疏水表面上提供第一流体的方法，所述方法用于制造电润湿装置，所述方法包括：将所述第一流体放置成与所述表面接触，同时将所述表面设置在沿与重力方向相反的方向相对于所述第一流体定位的位置中。

21.根据权利要求20所述的方法，包括使用一定体积的第二流体将所述第一流体放置成与所述表面接触。

22.一种设备，布置为用于提供根据前述权利要求中任一项所述的方法。

23.根据权利要求22所述的设备，所述设备适合于连续卷绕处理。

24.一种电润湿装置，包括由至少一表面和一基板限定的封闭空间，所述封闭空间封闭彼此不能融合的第一流体和第二流体，所述第一流体已使用权利要求1至21中任一项所述的方法提供在所述表面上。

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