CN102645743B - 一种电润湿显示方法、装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电润湿显示方法、装置及制作方法，用以提高电润湿显示器的对比度和透过率，提高显示效果。该显示装置为：在上层透明基板和下层透明基板之间包括第一空腔、设有通孔的绝缘层、第二空腔以及电极，其中，设有通孔的绝缘层内部包含空腔，所述绝缘层的通孔连通第一空腔和第二空腔。本发明同时公开了一种电润湿显示方法，以及一种电润湿显示装置的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及电润湿显示领域，尤其涉及一种电润湿显示方法、装置及其制作方法。
背景技术
近年来，电润湿(Electrowetting)显示技术得到越来越广泛的应用，其中，润湿是指物体表面一种流体被另一种流体取代的过程。如附图1所示，现有技术中，电润湿显示器的基本构造为：在显示器下层的玻璃基板上放置电极，在该电极的上面设置衬底为白色的绝缘层，在该绝缘层的表面覆盖带颜色的油(油墨)和电解质溶液(盐溶液)，在电解质溶液的上面覆盖有透明的玻璃基板。电润湿显示技术由于功耗低、反射性好、温度范围宽以及响应速度快等优点而倍受关注。
电润湿显示技术的实质为利用电压控制液体的表层运动，采用电润湿显示技术进行显示的过程为：在没有施加电压时，带颜色的油润湿绝缘层，则观察者通过透明玻璃基板和电解质溶液观察到的为覆盖在绝缘层上的油的颜色，例如油墨的黑色；在电极和电解质溶液之间施加电压时，如附图2A和附图2B所示，电解质溶液在电场的作用下，驱使带颜色的油向一侧运动，即将带颜色的油驱使到一侧，使其仅占绝缘层表面的一小部分，则观察者通过透明玻璃基板和电解质溶液观察到的为绝缘层衬底的白色。
由上述可知，现有技术中通过电润湿技术将带颜色的油驱使到一侧，以显示白色，但是，带颜色的油仍然占用了一部分区域，从而使得显示并非为纯白色，减小了显示器的对比度以及透过率，影响了显示效果。
发明内容
本发明提供一种电润湿显示方法、装置及其制作方法，用以提高电润湿显示器的对比度和透过率，提高显示效果。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种电润湿显示装置，包括：
上层透明基板和下层透明基板，该上层透明基板和下层透明基板之间包括第一空腔、设有通孔的绝缘层、第二空腔以及电极；
第一空腔，位于上层透明基板和绝缘层之间，内部填充第一液体和第二液体，所述第一液体位于上层透明基板和第二液体之间，为透明的电解质溶液，所述二液体位于第一液体和设有通孔的绝缘层上表面之间，为与所述第一液体不混溶的液体；
设有通孔的绝缘层，绝缘层的上表面与所述第一空腔接触，且绝缘层内设所述第二空腔，绝缘层的通孔连通第一空腔与第二空腔；
电极，位于设有通孔的绝缘层和下层透明基板之间。
一种基于电润湿显示装置的显示方法，包括：
在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，所述绝缘层带有的通孔为一个；
在撤去所述第一液体和所述电极之间施加的电压时，所述第二液体在表面张力的作用下，通过所述绝缘层带有的通孔从第二空腔流入所述第一空腔。
一种基于电润湿显示装置的显示方法，包括：
在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，所述绝缘层带有的通孔为多个；
在继续施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体从第二空腔压入第一空腔。
一种电润湿显示装置的制作方法，包括：
下层透明基板上针对各个像素部署电极，在各个电极的上表面上铺设第一绝缘层，并在各像素之间设置像素绝缘墙；
在与所述第一绝缘层上表面间隔预定高度处，针对每一电极铺设第二绝缘层，将所述第一绝缘层和所述像素绝缘墙形成的凹槽分割为第一空腔和第二空腔，所述第二绝缘层上布有通孔；
在所述第二绝缘层与像素绝缘墙形成的第一空腔内，依次填充第二液体和第一液体，并在各个像素绝缘墙之上加盖与所述下层透明基板平行的上层透明基板。
一种电润湿显示装置的制作方法，包括：
在下层透明基板上针对各个像素部署电极，在各个电极的上表面上铺设第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上铺设布有通孔的第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层之间通过绝缘物体，形成第二空腔；
针对各像素在所述第二绝缘层上设置像素绝缘墙，在该像素绝缘墙和所述第二绝缘层形成的第一空腔内，依次填充第二液体和第一液体；
在各个像素绝缘墙之上加盖与所述下层透明基板平行的上层透明基板。
基于上述技术方案，本发明实施例中，通过在电润湿显示装置绝缘层内部设置第二空腔，并且在绝缘层上表面设置通孔，通过该通孔将第一空腔和第二空腔连通，在第一空腔中填充第一液体和第二液体后，通过在显示装置的第一液体和电极之间施加电压，能够使得第一液体在电场的作用下运行，进而促使第二液体通过绝缘层上设置的通孔从第一空腔流入第二空腔，使得观察者通过上层透明基板和第一液体观察到的完全是绝缘层上表面的颜色，使得观察到的颜色完全不受第二液体颜色的影响。并且，在撤去第一液体和电极之间的电压(或继续施加电压)时，第一液体收缩(或第一液体继续受到电场力的作用)，使得第二液体在表面张力的作用下(或第二液体在第一液体推动下)从第二空腔流回第一空腔，从而使得观察者通过上层透明基板和第一液体，重新观察到第二液体的颜色。可见，本发明实施例可以有效地提高电润湿显示的对比度和透过率，提高显示效果。
附图说明
图1为现有技术中电润湿显示器的基本结构示意图；
图2A为现有技术中加电后的单个像素的效果示意图；
图2B为现有技术中加电后像素阵列俯视示意图；
图3为本发明实施例中电润湿显示装置结构示意图；
图4为本发明实施例中单个像素带有通孔的形状的俯视图；
图5为本发明实施例中采用电润湿显示装置进行显示的方法流程图；
图6为本发明实施例中施加电压后油墨位置示意图；
图7为本发明实施例中电润湿显示装置的制作方法示意图；
图8为本发明实施例中电润湿显示装置的另一制作方法示意图；
图9为本发明实施例中第二绝缘层的截面侧视图。
具体实施方式
为了提高电润湿显示器的对比度和透过率，提高显示效果，本发明提供了一种电润湿显示方法、装置及其制作方法。该显示方法为：在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中；在撤去第一液体和电极之间施加的电压时，第二液体在表面张力的作用下，通过绝缘层带有的通孔从第二空腔流入第一空腔。
下面结合附图对本发明优选的实施例进行详细说明。
如附图3所示，本发明实施例中，电润湿显示装置的主要包括上层透明基板301，第一空腔302，设有通孔的绝缘层303，第二空腔304，电极305和下层透明基板306，其中，
上层透明基板301和下层透明基板306之间包括第一空腔302、设有通孔的绝缘层303、第二空腔304和电极305；
第一空腔302，位于上层透明基板301和绝缘层303之间，内部填充第一液体307和第二液体308，其中，第一液体307位于上层透明基板301和第二液体308之间，为透明的电解质溶液，第二液体308位于第一液体307和设有通孔的绝缘层303上表面之间，为与第一液体307不混溶的液体；
设有通孔的绝缘层303，其上表面与第一空腔302接触，绝缘层内部带有第二空腔304，绝缘层303的通孔连通第一空腔302与第二空腔304；
电极305，位于设有通孔的绝缘层303下表面和下层透明基板306之间。
其中，绝缘层303带有的通孔可以是一个或多个，并且可以任意分布。较佳地，在通孔为一个时，将该通孔设置在绝缘层303的边缘位置；较佳地，在通孔为两个或两个以上时，在绝缘层303的上下两边或左右两边对称的位置分布相同数量的通孔，同时也可以在绝缘层303的中间位置部署通孔。
其中，第二液体308与第一液体307不混溶，带有颜色且相较于第一液体透光性较差。
本发明实施例中，如附图4所示，绝缘层303带有的通孔的形状至少可以是圆形、矩形或多边形中的任意一种，其中，在通孔的形状为矩形时，可以将通孔设置为小的正方形，也可以将通孔设置为一个长条状。其中，通孔的宽度或直径根据第二液体(如油墨)的粘度确定，在第二液体的粘度大时，通孔的宽度或直径相应的增大，而在第二液体的粘度小时，通孔的宽度或直径相应减小，在第一液体不受电场力作用时，第二液体无法通过通孔。较佳地，针对每个像素而言，设置通孔的宽度或直径为绝缘层长度(或像素宽度)的1/20。本发明实施例中，通孔的形状并不仅与上述几种，对于其它形状能够适用于本发明的，例如三角形、五边形、六边形等，本发明也将其包括在内。
较佳地，上层透明基板301和下层透明基板306为透明的玻璃基板，对于能够应用于本实施例中显示装置的其他材料的基板(如树脂等)，本实施例也将其包括在内。
本发明实施例中，电极的材料至少可以是氧化铟锡(Indium Tin Oxide)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide)中的任意一种。绝缘层至少可以是疏水性的透明非晶态含氟化合物(例如AF1600)，或其他符合要求的感光材料(例如光刻胶)中的任意一种。第一液体可以是盐溶液，例如NaCl溶液、KNO3溶液等。第二液体至少可以是黑色油墨、彩色油墨或类似十六烷的烷烃中的任意一种。
如附图5所示，以第一液体为盐溶液，第二液体为黑色油墨为例，对采用本发明的电润湿显示装置进行显示的过程进行详细说明：
步骤501：在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，其中，绝缘层带有的通孔为一个。
在盐溶液和电极之间施加电压之前，油墨平铺在绝缘层的上表面上，观察者通过上层透明基板和盐溶液，观察到的为油墨的黑色。
在盐溶液和电极之间施加电压时，如附图6所示，盐溶液在电场的作用下，与厌水介质层(油墨表面)的接触角发生变化，从而挤压油墨按照一定方向运动；油墨在压力作用下，通过绝缘层带有的通孔进入第二空腔中，从而使得盐溶液直接与绝缘层接触，此时，观察者通过上层透明基板和盐溶液，所观察到得为绝缘层上表面的颜色，例如，绝缘层上表面为白色，则观察到得为白色。
较佳地，在绝缘层带有的通孔为一个且位于绝缘层的边缘时，若在盐溶液和电极之间施加电压，盐溶液在电场的作用下，推动油墨向通孔的方向运行，并通过通孔将油墨压入第二空腔。即保持油墨受力的方向始终为通孔的方向，也就是说，保持油墨始终位于通孔的上方，以保证盐溶液不会通过通孔流入第二空腔。
例如，通孔为一个且位于绝缘层的右边缘，则在电场的作用下，油墨始终受到向右的力，在需要显示着色层(即具有颜色的绝缘层上表面)的1/3时，则将油墨向右推进，使露出着色层左边的1/3，需要显示着色层的全部时，则将油墨向右推进，直至油墨全部从通孔流入第二空腔。
步骤502：在撤去第一液体和电极之间施加的电压，第二液体在表面张力的作用下，通过绝缘层带有的通孔从第二空腔流入第一空腔。
在撤去盐溶液和电极之间施加的电压时，盐溶液收缩导致盐溶液和油墨之间的作用力发生改变，在盐溶液和油墨之间表面张力的作用下，油墨随着盐溶液收缩而从第二空腔流入第一空腔，最终平铺在绝缘层上表面，观察者通过上层透明基板和盐溶液，重新观察到的油墨的黑色。
在另一实施例中，若绝缘层带有的通孔为多个，采用本发明的电润湿显示装置进行显示的具体过程如下：
在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，其中，绝缘层带有的通孔为多个；
若继续施加电压，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体从第二空腔压入第一空腔。
较佳地，在绝缘层带有的通孔为多个，且对称分布在绝缘层的上下或左右两边时，若在第一液体和电极之间施加电压，第一液体在电场的作用下，推动第二液体向绝缘层的一侧运行，并通过位于该侧的通孔将第二液体压入第二空腔中；若继续施加电压，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层另一侧带有的通孔将第二液体从第二空腔压入第一空腔中。
例如，在绝缘层的左右两边的对称的位置各有一个通孔，在盐溶液和电极之间施加电压时，盐溶液在电场的作用下，推动油墨向右运动，油墨在压力的作用下通过右边的通孔从第一空腔流入第二空腔，在油墨全部流入第二空腔后，观察者观察到的为绝缘层上表面的白色；若继续施加电压，盐溶液在电场的作用下，继续向右推动，此时第二空腔中的油墨同样受到盐溶液的作用，而向左运动，直至通过左边的通孔从第二空腔流入第一空腔中，此时，观察者重新观察到油墨的黑色。
如附图7所示，针对本发明实施例中的电润湿显示装置，还公开了一种电润湿显示装置的制作方法，具体流程如下：
首先，在下层透明基板上针对各个像素部署电极，并在各个电极的上表面铺设第一绝缘层，然后在各像素之间设置像素绝缘墙，以分离为各个像素；
其次，在第一绝缘层上表面间隔预定高度处，针对每一电极铺设第二绝缘层，将第一绝缘层和像素绝缘墙形成的凹槽分割为第一空腔和第二空腔，该第二绝缘层上布有通孔；
最后，在第二绝缘层与像素绝缘墙形成的第一空腔内，依次填充第二液体和第一液体，在各个像素绝缘墙之上加盖与下层透明基板平行的上层透明基板。
其中，第二绝缘层上布有的通孔用于连通第一空腔和第二空腔，可以通过对感光物质(如光刻胶)曝光显影获得，或者是通过机械打孔获得。对于其他能够在绝缘层上设置通孔的方式，本发明也将其包括在内。
如附图8所示，另一实施例中，针对本发明实施例中的电润湿显示装置进行制作的方法流程如下：
首先，在下层透明基板上针对各个像素部署电极，在各个电极的上表面上铺设第一绝缘层；
其次，在第一绝缘层上铺设布有通孔的第二绝缘层，在第一绝缘层和第二绝缘层之间通过绝缘物体，形成第二空腔；
然后，针对各像素在第二绝缘层上设置像素绝缘墙，在该像素绝缘墙和第二绝缘层形成的第一空腔内，依次填充第二液体和第一液体；
最后，在各个像素绝缘墙之上加盖与下层透明基板平行的上层透明基板。
其中，在第一绝缘层和第二绝缘层之间通过绝缘物体形成第二空腔时，可以在第一绝缘层和第二绝缘层之间设置绝缘垫，通过绝缘垫在第一绝缘层和第二绝缘层之间形成第二空腔；
或者，在第一绝缘层上通过对感光物质进行曝光显影形成凹槽，在第一绝缘层上设置带有通孔的第二绝缘层，在第一绝缘层和第二绝缘层之间形成第二空腔；
或者，在第二绝缘层上针对每个像素电极分别设置开口向下的凹槽，如附图9所示，在将第二绝缘层铺设在第一绝缘层上后，针对每个像素分别形成第二空腔。针对该实施例，第二绝缘层的材料并不局限于感光材料，对于其他能够实现开口向下凹槽的材料本发明也将其包括在内，例如陶瓷等。
基于上述技术方案，本发明实施例中，通过在绝缘层内部设置第二空腔，并且在绝缘层上表面设置通孔，通过该通孔将第一空腔和第二空腔连通，在第一空腔中填充第一液体和第二液体后，通过在显示装置的第一液体和电极之间施加电压，能够使得第一液体在电场的作用下运行，进而促使第二液体通过绝缘层上设置的通孔从第一空腔流入第二空腔，使得观察者通过上层透明基板和第一液体观察到的完全是绝缘层上表面的颜色，使得观察到的颜色完全不受第二液体颜色的影响。并且，在撤去第一液体和电极之间的电压(或继续施加电压)时，第一液体收缩(或第一液体继续受到电场力的作用)，使得第二液体在表面张力的作用下(或第二液体在第一液体推动下)从第二空腔流回第一空腔，从而使得观察者通过上层透明基板和第一液体，重新观察到第二液体的颜色。可见，本发明实施例可以有效地提高电润湿显示的对比度和透过率，提高显示效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (13)
1.一种电润湿显示装置，其特征在于，包括：
上层透明基板和下层透明基板，该上层透明基板和下层透明基板之间包括第一空腔、设有通孔的绝缘层、第二空腔以及电极；
第一空腔，位于上层透明基板和绝缘层之间，内部填充第一液体和第二液体，所述第一液体位于上层透明基板和第二液体之间，为透明的电解质溶液，所述第二液体位于第一液体和设有通孔的绝缘层上表面之间，为与所述第一液体不混溶的液体；
设有通孔的绝缘层，绝缘层的上表面与所述第一空腔接触，且绝缘层内设所述第二空腔，绝缘层的通孔连通第一空腔与第二空腔；
电极，位于设有通孔的绝缘层和下层透明基板之间。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘层带有的通孔包括一个或一个以上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述绝缘层带有的通孔为多个时，在绝缘层的上下两边或左右两边对称的位置分布相同数量的通孔。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述绝缘层带有的通孔为一个时，所述通孔位于绝缘层的边缘位置。
5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述绝缘层带有的通孔的形状至少包括圆形、矩形或多边形中的任意一种，通孔的直径或宽度根据第二液体的粘度确定，在第一液体不受电场力作用时，所述第二液体无法通过所述通孔。
6.一种基于权利要求1所述装置的显示方法，其特征在于，包括：
在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，所述绝缘层带有的通孔为一个；
在撤去所述第一液体和所述电极之间施加的电压时，所述第二液体在表面张力的作用下，通过所述绝缘层带有的通孔从第二空腔流入所述第一空腔。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，包括：
所述绝缘层带有的通孔为一个且位于绝缘层的边缘，若在第一液体和电极之间施加电压，第一液体在电场的作用下，推动第二液体向通孔的方向运动，并通过所述通孔将第二液体压入第二空腔。
8.一种基于权利要求1所述装置的显示方法，其特征在于，包括：
在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，所述绝缘层带有的通孔为多个；
在继续施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体从第二空腔压入第一空腔。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在第一液体和电极之间施加电压时，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层带有的通孔将第二液体压入第二空腔中，包括：
在所述绝缘层带有的通孔为多个，且对称分布在绝缘层的上下或左右两边时，若在第一液体和电极之间施加电压，第一液体在电场的作用下，推动第二液体向绝缘层的一侧运动，并通过位于该侧的通孔将第二液体压入第二空腔中；
若继续施加电压，第一液体在电场的作用下，通过绝缘层另一侧带有的通孔将第二液体从第二空腔压入第一空腔中。
10.一种电润湿显示装置的制作方法，其特征在于，包括：
下层透明基板上针对各个像素部署电极，在各个电极的上表面上铺设第一绝缘层，并在各像素之间设置像素绝缘墙；
在与所述第一绝缘层上表面间隔预定高度处，针对每一电极铺设第二绝缘层，将所述第一绝缘层和所述像素绝缘墙形成的凹槽分割为第一空腔和第二空腔，所述第二绝缘层上布有通孔；
在所述第二绝缘层与像素绝缘墙形成的第一空腔内，依次填充第二液体和第一液体，并在各个像素绝缘墙之上加盖与所述下层透明基板平行的上层透明基板。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二绝缘层上布有的通孔通过对感光物质进行曝光显影获得，或者，通过机械打孔获得。
12.一种电润湿显示装置的制作方法，其特征在于，包括：
在下层透明基板上针对各个像素部署电极，在各个电极的上表面上铺设第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上铺设布有通孔的第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层之间通过绝缘物体，形成第二空腔；
针对各像素在所述第二绝缘层上设置像素绝缘墙，在该像素绝缘墙和所述第二绝缘层形成的第一空腔内，依次填充第二液体和第一液体；
在各个像素绝缘墙之上加盖与所述下层透明基板平行的上层透明基板。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一绝缘层和第二绝缘层之间通过绝缘物体，形成第二空腔，包括：
在所述第一绝缘层和第二绝缘层之间设置绝缘垫，通过绝缘垫在所述第一绝缘层和第二绝缘层之间形成第二空腔；
或者，
在所述第一绝缘层上通过对感光物质进行曝光显影形成凹槽，在所述第一绝缘层上设置带有通孔的第二绝缘层，在所述第一绝缘层和第二绝缘层之间形成第二空腔；
或者，
在所述第二绝缘层上针对每个电极分别设置开口向下的凹槽，在将所述第二绝缘层铺设在所述第一绝缘层上后，针对每个像素分别形成第二空腔。
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