CN102200633B - 包含无回流管道的显示组件的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置，具有至少一个可电子控制的显示组件，该显示装置包含：至少一种非极性液体及至少两种导电或极性液体；流体密闭的容积，具有可见子容积、其它子容积及连接至该可见子容积及该其它子容积的至少两个储存容积；以及电压源，连接至第一电极阵列。借此提供该至少两种导电或极性液体中的每种采取一种体积，该体积经定尺寸以使得独立于对该第一电极阵列施加电压，总是在该各别储存容积与该可见子容积或该其它子容积之间形成非极性液体的不漏流体的闭合。

Description

包含无回流管道的显示组件的显示装置

技术领域

本发明关于一种具有至少一个可电子控制的显示组件的显示装置。具体地，本发明关于一种利用电润湿效应的显示装置。

背景技术

现有技术借助于有色液体来实现显示装置，其中该液体可在检视者不可见的位置与检视者可见的位置之间移置。移置液体的有效方式为所谓的电润湿，其中将电压供应至紧邻于小液滴的电子阵列，使得电场作用于该小液滴，因此增加液体的表面能且因此增加表面张力。视组态而定，该情形可导致液体在电极上展布或完全覆盖电极，这要视电极的几何形状和/或表面性质而定并且也视液体及电极相对于地球重力场所处的相对位置而定。已知给电极提供疏水性涂层，以便在不驱动电极时液体的状态与驱动电极时液体的状态之间达到最大效应。通过仅使用前述方式，已有可能实现至其它功能组件的不回归的小滴移动。

因此，借由电场强度的局部变化，可修改液体的局部表面能，并且因此可局部地改变小滴的几何形状。详言之，因为产生局部增加的表面能而可能使小滴发生移动，其中该小滴较佳延伸至由电场的存在而表征的相应区中。相反，归因于表面张力，液体被从小滴的受影响部分拖曳到区外，在该区中该小滴不受影响且因此包含较低表面能量，因为在此区中其趋向于能量最低的几何形状，即球形。借此导致液体自较低场强之区至较高场强之区的净输送。

已在此基础上实现各种显示装置。通常，目标始终为制造选择性地采取一种状态或另一种状态的可电子控制的双稳显示组件。举例来说，已知使液体借助于电润湿效应在经由管道而连通的第一容积与第二容积之间往复，其中每个容积包含相关联电极，使得运送方向分别由两个电极之间的场强度的比决定。较佳地，分别仅将电位供应至液体的运送方向上的另一电极。

自US5956005A得知一种包含可电子控制的显示组件的显示装置，其中电极阵列经组态以使极性液体自储集器容积移动至扁平子容积中，其中该极性液体采取以下体积，该体积经定尺寸，以使得独立于对电极阵列的电压供应，将总是形成该储集器容积与该扁平子容积之间的不漏流体的闭合。

自WO2009/036272A1得知一种基于电润湿的显示装置，其中形成电容器的一对电极与每个显示像素相关联，借此可用电场对位于该像素的可见容积中的液体充电。因为调整可见显示容积及该储集器的几何形状，以使得该极性或导电液体(若不用电场充电)归因于杨-拉普拉斯压力而被汲取至该储集器中，于是可达成极性或导电液体至在对显示组件的检视方向上位于可见显示区域下方的储集器中的返回输送。

若要借助于前述技术来实现多色显示器，则仅可能借由两个以上像素实现，该两个以上像素并排地配置于该显示区域上且其包含不同色彩的液体。然而，不可能以使得个别像素采取两种以上的色彩状态的方式来操作WO2009/036272A1的装置。

此外，自现有技术得知的技术是基于以下原理：两个相应子容积之间的液体交换总是针对显示组件的状态改变而发生的，其中液体为导电或极性液体，其在电场激励时可被运送，并且另一液体为非极性液体，其准确地避开导电或极性液体而进入导电或极性液体被移除的另一子容积中。为了避免液力瓶颈，始终提供回流管道，使得视导电或极性液体的移动而定，非极性液体可流出以实现压力均衡。

使用回流管道不仅在审美上具有缺点(因为必须至少部分配置于显示组件的可见子容积中)，还具有需要一定空间的缺点，这对持续增加像素密度的基本目标起到阻碍作用。

发明内容

因此，本发明的主要目的为进一步发展自WO2009/036272A1得知的技术，使得个别显示组件可采取两种以上的色彩状态。此外，将提出的显示组件在垂直于显示平面的方向上应尽可能地扁平，然而，同时提供尽可能高的孔隙。最后，希望所提出的显示组件放弃使用回流管道。

上述目的由本发明的显示装置解决，该显示装置包括至少一个可电子控制的显示组件，该显示装置包含：

至少一种非极性液体及至少两种导电或极性液体，其中至少该至少两种导电或极性液体与该非极性液体不可混溶，且其中该至少两种导电或极性液体总是在空间上彼此分离；

流体密闭的容积，包含可见子容积、其它子容积及至少两个储存容积，该至少两个储存容积与该可见子容积及该其它子容积流体连通，用于分别提供该至少两种导电或极性液体中的一种，当提供于该各别储存容积中的该导电或极性液体至少大部分位于该可见子容积或位于该其它子容积中时，该非极性液体的至少一部分分别位于该至少两个储存容积中。

至少一个电压供应源，其连接至第一电极阵列，该至少一个电压供应源经调适以用电场至少部分地选择性地穿插该其它子容积的至少部分，使得该至少两种导电或极性液体中的至少一种可至少部分地自其储存容积移动至该其它子容积中；其中分别在该其它子容积中产生过压或在该可见子容积中产生欠压，从而使未经受该第一电极阵列的电场的该导电或极性液体被汲取至该可见子容积中，

其中该可见子容积及该其它子容积为扁平的，其尺寸经选择以使得处于该第一电极阵列的失能状态下的该至少两种导电或极性液体归因于杨-拉普拉斯压力而被汲取至各别储存容积中，且

其中该第一电极阵列和/或该其它子容积包含几何结构，在该至少两种导电或极性液体中的多种存在于子容积中时，该几何结构防止该至少两种导电或极性液体的混合；且

其中该至少两种导电或极性液体中的每种采取一种体积，该体积经定尺寸以使得独立于由该第一电极阵列用电压充电，其总是在该各别储存容积与该可见子容积或该其它子容积之间形成该非极性液体的不漏流体的闭合。

本发明因此发展出一种使用电润湿效应的全新方法。提供至少两个储存容积与共同可见子容积及共同其它子容积流体连接，其中处于第一电极阵列的失能状态下的该至少两种导电或极性液体由该至少两个储存容积提供，该第一电极阵列与该其它子容积相关联。此可借由分别包含几何形状的该可见子容积及该其它子容积来达成，该几何形状迫使将提供于该子容积中的一个中的导电或极性液体采取表面，该表面根据大于相关联的储存容积中的该液体将采取的表面的量。该子容积与该储存容积之间的杨-拉普拉斯压力降为直接后果，使得处于该电极阵列的失能状态下的小液滴将倾向于在该储存容积的方向上移动。

此外提供该至少两种导电或极性液体中的每种的体积经定尺寸，以使得其至少稍大于该储存容积及该子容积中的每一个中的液体所可能采取的体积。直接后果是该导电或极性液体无法完全自其相关联的闭合容积离开且无法完全含于其中，且因此总是形成该各别储存容积的闭合，从而防止非极性液体进入该各别储存容积中。

此外，由于本发明不提供回流管道，因此在相应显示装置中也不可能的是，可仅达成由导电或极性液体的输送所致的压力均衡，因为非极性液体的各别体积采取该储存容积内变成可用的体积。由于所有储存容积经由该可见子容积且经由该其它子容积而流体连接，因此总是在特定导电或极性液体的输送的后总是得出其它导电或极性液体也经受压力降。

因此，若希望将特定有色的导电或极性液体自其相关联的储存容积运送至该可见子容积，则此情形借由操作电极阵列而将剩余的导电或极性液体自其储存容积至少部分地运送至该其它子容积中以使得不表现于该可见子容积中的另外导电或极性液体被汲取至该其它子容积中来达成。由于根据本发明不提供回流管道，因此在该非选定的导电或极性液体输送至该其它子容积中期间，分别在该其它子容积中形成过压且在该可见子容积中形成欠压，后果为未经受该第一电极阵列的电场的选定的导电或极性液体被汲取至该可见子容积中。

显而易见，根据本发明的显示装置此外包含无需提供电极以将待显示的另外导电或极性液体输送至该可见子容积中的优点。此相对于先前技术的另一基本差异提供了设计可见子容积的额外自由。

由先前技术开始，熟习该技术者将进一步认识到，必须尤其关于确保将杨-拉普拉斯压力施加至该导电或极性液体以当其存在于该可见子容积或该其它子容积时实现所提出的显示装置的可操作性来理解根据本发明而提供的可见子容积及其它子容积的扁平设计。此外，熟习该技术者将知道，当设计扁平子容积且(尤其)其最短维度时，鉴于利用杨-拉普拉斯压力，也必须考虑储存容积的定尺寸，且必须调和扁平子容积及储存容积。

所提出的显示装置相对于自先前技术得知的显示装置的另一优点在于，现在有可能借由个别显示组件来表示两种以上的色彩状态，详言之多于一种有色状态及无色状态。

在本发明的较佳实施例中，该可见子容积及该其它子容积的几何形状经调整，以使得处于该电子阵列的失能状态下的导电或极性液体在该各别储存容积与该其它子容积之间形成不漏流体的闭合。

此可借由调整该可见子容积及该其它子容积的几何形状以使得将杨-拉普拉斯压力施加至位于该其它子容积内的导电或极性液体来进行，该杨-拉普拉斯压力小于在该导电或极性液体位于该可见子容积内时所被施加的杨-拉普拉斯压力。

由于导电或极性液体在其在先前技术中用于传统的电润湿显示组件时原则上是彼此可混溶的，因此本发明提供该第一电极阵列和/或该其它子容积包含几何结构，在该至少两种导电或极性液体中的多种至少部分存在于该其它子容积中时，该几何结构防止该至少两种导电或极性液体的混合。根据实施例，提供该电极阵列的结构在于，其包含对应于储存容积的数目的数个电极，可独立地给该电极供应电压且该电极在空间上彼此分离，其中每个电极仅与一个储存容积相关联且封闭此储存容积与该其它子容积之间的过渡区。

根据本发明的另一实施例，该其它子容积的几何结构在于，该其它子容积包含至少一个局部颈缩。

适于在面向检视者的第一平面中形成该可见子容积，在处于该第一平面下面的第二平面中形成该至少两个储存容积，且在处于该第二平面下面的第三平面中形成该其它子容积。该至少两个储存容积至该可见子容积的流体连接借此较佳发生在该可见子容积的背离检视者的底面处。储存容积至该其它子容积的流体连接较佳发生在该其它子容积的面向检视者的正面处。

原则上，有可能以反射方式或者以半透射半反射方式(即借由排他地使用环境光或借由使用额外光源)来设计根据本发明的显示装置。根据本发明的为反射型的显示装置的实施例的特征在于，该非极性液体实质上为透明的且因此在该非极性液体存在于该可见子容积中时采取在该可见子容积的底面处反射的反射器的光。原则上，该底面应表示该扁平可见子容积的一侧，在该侧处，该至少两个储存容积流体连接至该可见子容积。将该反射器安置于该可见子容积后(当在入射光的方向上看时)可为适当的。

或者，该显示装置也可借由(即借助于)自发光显示组件来体现为半透射半反射的，其包含具有特定色谱的光源，该光源在对该显示装置的检视方向上配置于该可见子容积下方且发射与检视者的检视方向反平行地至少部分通过该可见子容积而传播的光线。因此提供该至少两种导电或极性液体充当该光源的光的滤色器。为实现半透射半反射式的显示装置，必须考虑，若导电或极性液体存在于该可见子容积中，则其它导电或极性液体提供于该其它子容积中且借此造成对于自配置于该显示组件的后面处的光源发射的光的障碍，其影响自该光源发射的光谱或降低所发射光的强度。因此，对于半透射半反射式显示装置，必须提供光学结构，使在该显示组件的后面处发射的彼光被导引于该其它子容积的由提供于该其它子容积中的导电或极性液体所占据的彼等区周围。或者，也可设想在侧面将光引入至该至少一个显示组件中，较佳在该至少两个储存容积之区中，借此提供用于无阻碍的光传播的足够空间。可使用自先前技术得知的配光板，其中视实施例而定，也提供侧向光输入。

在本发明的另一实施例中，可提供该显示组件包含第二电极阵列，可对该第二电极阵列供应电压，该电压经调适以用电场选择性地穿插该可见子容积的至少部分。此额外电极阵列可尤其用以改良液力运送至该可见子容积中的导电或极性液体的传播。

在本发明的较佳实施例中，提供该显示组件包含具有疏水性表面的至少一个选择电极，仅在对该至少一个选择电极施加电压时，该至少一个选择电极才由位于该可见子容积或至少两个储存容积中的一个内的导电或极性液体润湿，其中该选择电极配置于该储存容积与该可见子容积之间的过渡区中。此实施例可为有利的，此独立于该显示装置是否包含第二电极阵列(可对该第二电极阵列供应电压以用电场穿插该可见子容积)。

然而，若该显示装置包含该第二电极阵列且若其是均一地体现，使得由于其启动而使实质上整个可见子容积穿插有电场，则有必要使将不移动至该可见子容积中的其它导电或极性液体保持与该第二电极阵列相距一定距离且详言之位于该至少两个储存容积内。为达成该情形，可提供在每个储存容积与该可见子容积之间，将具有疏水涂层的选择电极引入至过渡区中，仅在对该选择电极施加电压时，该选择电极才由导电或极性液体润湿。借此，适当地，该疏水性选择电极至少少许地突出至各别储存容积中以借此使提供于其中的导电或极性液体不受该第二电极阵列的影响(只要不给各别选择电极供应电压)。同样适当地，该选择电极少许地突出至该可见子容积中以便防止位于该可见子容积中的导电或极性液体到达向不与其相关联的彼等储存容积的过渡区。

当使用选择电极时，适当地启动用于将选定导电或极性液体运送至该可见子容积中的另外选择电极，即对另外选择电极供应电压，该选择电极位于其相关联储存容积与该可见子容积之间的过渡区中。

对于位于该可见子容积中的导电或极性液体至其相关联储存容积中的回流，适当地首先中断对该第二电极阵列的电压供应且其后中断对相关联的选择电极的电压供应。

除了上述措施之外，也可在该可见子容积内且在该过渡区周围提供凸起，该凸起对在该可见子容积内部的导电或极性液体及存在于该至少两个储存容积中的另外液体形成障壁。

根据本发明的显示装置的实施例，借由使用选择电极，提供电镀选择电极而经由各别储存容积至该显示组件的后面，使得该显示装置的显示组件可在其背面上由标准化的印刷板完全电镀。电极的穿透电镀(through-plating)被熟习该项技术者所知为微介层孔且非常精通。借由此实施例，已知的TFT板可用作近接组件。若不要求所制造的总体结构为透明的((例如)在完全反射式操作的系统中情况正是如此)，则甚至标准化的FR4板或其类似者均可用作近接组件。由于对于该多层连接技术，该显示装置的必需驱动组件(诸如，驱动芯片)可安装于该构造的后面上，因此个别子模块的实际上无缝接合以形成较大区域为可能的。

在本发明的实施例中，提供其含有流体连接至共同可见子容积的正好八个储存容积，且其中每个储存容积容纳以下色彩中的一种：青蓝色、洋红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色或白色。

附图说明

本发明的其它细节可在附图的描述中找到。其显示于以下附图：

图1为根据本发明的显示组件的实施例的俯视示意图；

图2为图1的实施例的后视示意图；及

图3为根据本发明的另一显示组件的三个剖视示意图。

具体实施方式

图1为根据本发明的显示组件1的第一实施例的俯视示意图。在图1中，进一步涉及可见子容积4，在该俯视图中，由于该实施例中所提供的第二电极阵列8的存在而显现，提供三个储存容积6，在向该可见子容积4或向将该可见子容积限制于一侧上的该第二电极阵列8的过渡区中，该三个储存容积6分别包含与该第二电极阵列8电隔离的选择电极9。选择电极9具有疏水性涂层。以此方式，有可能均一地体现第二电极阵列8，即使得当对其供应电压时，总的可见子容积4被穿插有电场，基本会导致以下后果：位于相关联的储存容积6中的该至少两种导电或极性液体中的每种会在该电场的影响范围内。然而，这可借助于选择电极9来抑制，即借由在同时将电压供应给相关联的选择电极9及该第二电极阵列8时才允许另一导电或极性液体润湿相关联的具有疏水性涂层的选择电极9。未施加电压的其它选择电极9的疏水性涂层防止相应导电或极性液体的润湿且因此进入向可见子容积4的过渡区中，在该过渡区中，其将会处于第二电极阵列8的电场的影响范围内。

图2为图1的显示组件1的后视示意图。可认识到，第一电极阵列7包含一种结构，详言之，借由该结构将其分割成三个电极，该三个电极电去耦且因此可独立地受驱动。可进一步认识到，该电极中的每个与刚好一个储存容积6相关联且围绕一个储存容积6与其它子容积5之间的过渡区。以此方式，处于显示组件1的所有电极的失能状态下的在储存容积6内的所有导电或极性液体可独立地受驱动，即可移动至其它子容积5中，在其它子容积5中，只要该所有导电或极性液体中的多个存在于其它子容积5中，归因于电极阵列7的结构化，该所有导电或极性液体不可混合。

图3为根据本发明的显示组件1的实施例的三个剖视示意图。尽管在该剖视图中仅表示了三个储存容积6，但可以设想，在垂直于附图平面的方向上提供其它储存容积6，其同样流体连接至可见子容积4且流体连接至该其它子容积5。

在图3的上部图中，表示根据本发明的显示组件1的初始状态，此时第一电极阵列7及(若存在)第二电极阵列8未供应有电压。在这种情况下，所表示的导电或极性液体2位于其相关联的储存容积6内。也可认识到，每种导电或极性液体2的体积大于其相关联储存容积6，使得甚至在第一电极阵列7、第二电极阵列8的失能状态下，每种导电或极性液体2的一部分仍突出至其它子容积5中。由于其它子容积5归因于其高度h₂高于可见子容积4的高度(即h₂＞h₁)而允许导电或极性液体2采取与可见子容积4相比具有较小表面的几何形状，因此在第一电极阵列7、第二电极阵列8的失能状态下不可接纳于其相关联储存容积6中的导电或极性液体2的液体部分偏好进入至其它子容积5中而非可见子容积4中。过多液体部分的该部分进入实现了对于本发明而言为基本的闭合功能，在所表示的情形中，为各别储存容积6与其它子容积5之间的闭合。

图3的中间图及下部图分别为根据本发明的显示组件1的状态，其中导电或极性液体2被启动，即移动至可见子容积4中。在中间图中，此已借由经由将电压供应给该第一电极阵列的相应电极(在该图中不可见)将在该图的左手侧及右手侧上的导电或极性液体2移动至其它子容积5中来达成。相应地，在下部图中，给第一电极阵列的左边电极及中间电极供应电压会使在失能状态下接纳于左手侧及中间的储存容积6中的导电液体移动至其它子容积5中。在这两种情况下，导电或极性液体移动至其它子容积5中已导致可见子容积4与其它子容积5之间的压力降，因此，未汲取至其它子容积5中的导电或极性液体2已以液力方式运送至可见子容积4中。展示处于启动状态下的根据本发明的显示组件1的中间图及下部图也展示可见子容积4、其它子容积5以及储存容积6及导电或极性液体的体积经调和以使得每种导电或极性液体2独立于其状态(即其在显示组件1内的位置)而总是在各别储存容积6与可见子容积4或其它子容积5之间形成不漏流体的闭合。

若图3中表示的显示组件提供选择电极的使用，则对于形成前述闭合功能而言，亦为适当的系，与中间储存容积6相关联的选择电极(在中间图中)及与右手侧的储存容积6相关联的选择电极(在下部图中)为作用中的，只要相应导电或极性液体至少大部分显示于可见子容积4中便可。

在前文的描述、申请专利范围和/或附图中揭示的特征可(独立地及以其任何组合)为用于以各种形式来实现本发明的材料。

Claims (9)

1.一种显示装置，包括至少一个可电子控制的显示组件，其特征在于，该显示装置包含：

至少一种非极性液体及至少两种导电或极性液体，其中至少该至少两种导电或极性液体与该非极性液体不可混溶，且其中该至少两种导电或极性液体总是在空间上彼此分离；

流体密闭的容积，包含可见子容积、其它子容积及至少两个储存容积，该至少两个储存容积与该可见子容积及该其它子容积流体连通，用于分别提供该至少两种导电或极性液体中的一种，当提供于该至少两个储存容积的各别储存容积中的该导电或极性液体至少大部分位于该可见子容积或位于该其它子容积中时，该非极性液体的至少一部分分别位于该至少两个储存容积中；

至少一个电压供应源，连接至第一电极阵列，该至少一个电压供应源经调适以用电场至少部分地选择性地穿插该其它子容积，使得该至少两种导电或极性液体中的至少一种可至少部分地自其储存容积移动至该其它子容积中，其中分别在该其它子容积中产生过压或在该可见子容积中产生欠压，从而使未经受该第一电极阵列的电场的该导电或极性液体被汲取至该可见子容积中，

其中该可见子容积及该其它子容积为扁平的，其尺寸经选择以使得处于该第一电极阵列的失能状态下的该至少两种导电或极性液体归因于杨-拉普拉斯压力而被汲取至该至少两个储存容积的各别储存容积中，且

其中该第一电极阵列和/或该其它子容积包含几何结构，在该至少两种导电或极性液体中的多种存在于子容积中时，该几何结构防止该至少两种导电或极性液体的混合；且

其中该至少两种导电或极性液体中的每种采取一种体积，该体积经定尺寸以使得独立于由该第一电极阵列用电压充电，其总是在该至少两个储存容积的各别储存容积与该可见子容积或该其它子容积之间形成该非极性液体的不漏流体的闭合。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该可见子容积及该其它子容积的几何形状经调整，以使得处于该第一电极阵列的失能状态下的该至少两种导电或极性液体在该至少两个储存容积的各别储存容积与该其它子容积之间形成该不漏流体的闭合。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该可见子容积及该其它子容积的几何形状经调整，以使得将较低杨-拉普拉斯压力施加至在该其它子容积内的该导电或极性液体，该杨-拉普拉斯压力低于在该导电或极性液体位于该可见子容积中时所被施加的杨-拉普拉斯压力。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一电极阵列的结构在于，其包含对应于电极的数目的数个储存容积，可独立地给该电极供应电压且该电极在空间上分离地配置，其中每个电极与刚好一个储存容积相关联且围绕该储存容积与该其它子容积之间的过渡区。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示组件包含第二电极阵列，可给该第二电极阵列供应电压且该第二电极阵列经调适以用电场选择性地穿插该可见子容积的至少部分。

6.如权利要求1或5所述的显示装置，其特征在于，该显示组件包含具有疏水性表面的至少一个选择电极，仅在施加电压后该至少一个选择电极才由位于该可见子容积或该至少两个储存容积中的一个内的该导电或极性液体润湿，其中该选择电极配置于该至少两个储存容积中的一个与该可见子容积之间的过渡区中或仅在供应电压时配置于该至少两个储存容积中的一个内，其中该选择电极配置于该至少两个储存容积中的一个与该可见子容积之间的该过渡区中。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该其它子容积的该几何结构在于，该其它子容积包含至少一个局部颈缩。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该非极性液体实质上为透明的，且因此在该非极性液体位于该可见子容积中时，在该可见子容积的底面处反射的光采取反射器的色彩，且其中该底面为该扁平可见子容积的一侧，在该侧处该至少两个储存容积与该可见子容积流体连接。

9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，电镀该至少一个选择电极而经由该至少两个储存容积的各别储存容积至该显示组件的后面，使得该显示装置的该至少一个显示组件可在其后面由标准化的印刷板完全接触。