CN102650732A - 电润湿显示单元及电润湿显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电润湿显示单元及电润湿显示系统。所述电润湿显示单元包括：流体腔室，包括油墨层；介质层，处于油墨层下方；电极，处于介质层下方；以及引导部件，设置在介质层上朝向油墨层的一侧，当在对所述电润湿显示单元施加电压时，用于引导油墨层中油墨的受力方向，使得油墨依附于流体腔室的内壁上。本发明还提供了一种包括上述电润湿显示单元的电润湿显示系统。本发明的电润湿显示单元在显示趋于亮态时油墨层中的油墨不再存附于底面一角或中间区域而遮挡部分光线，而是可以通过引导部件来引导油墨受力方向使得油墨在显示趋于亮态时依附于流体腔室的周围内壁上，从而可以减小油墨的可见度，增大显示透过率，提高显示对比度。

Description

电润湿显示单元及电润湿显示系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地讲，本发明涉及一种电润湿(electrowetting)显示单元以及电润湿显示系统。

背景技术

电润湿显示是一种近年来新出现的显示技术。电润湿显示技术以其具有双稳态显示、反射性好、功耗低、温度范围宽和足够快的响应速度的特点越来越受到人们的青睐。电润湿显示技术目前仍处于起步阶段，但其展示出的优越性能及发展潜力都预示着在未来显示技术领域，电润湿显示必将占据一席之地，成为一种重要的显示方法。

电润湿技术是一种借助控制电压来控制被包围的液体的表层而导致像素的变化的技术。图1a示出了一种常规的电润湿显示单元在未加电压的暗态时的截面示意图。图1a所示的常规电润湿显示单元包括流体腔室10、介质层3和电极4，其中流体腔室10上部分是盐溶液1，下部分是油墨层2；流体腔室下部分的油墨层2介于盐溶液1和介质层3之间。油墨层2可以有两个作用：遮挡作用，一般多用于黑白显示，油墨层中的油墨遮光或遮色并且一般为黑色；以及显示作用，一般用于彩色显示，油墨层中的油墨自身有颜色，原则上可以采用任何颜色的油墨，从而获得任何颜色的显示像素，实现各种显示结果。该电润湿显示单元还包括基板(图1中未示出)，通常情况下，基板是白色的。如图1a所示，当没有对该电润湿显示单元施加电压时，有颜色的油墨层2与不透水且绝缘的电极4的外层(即，介质层3)之间形成一层扁平薄膜，就构成一个有色的像素点。此时，包括多个显示单元(即，像素阵列)的电润湿显示系统在未加电压的暗态时对外显示如图2a所示。从图2a可以看出，该电润湿显示系统中的像素阵列对外显示为均匀的颜色(在黑白显示的情况下，为均匀的黑色)。

图1b示出了图1a所示的电润湿显示单元在加电压的亮态时的截面示意图。在未加电压的暗态时，电润湿显示单元内形成了分离的油墨相和水相。当在盐溶液1与电极4之间施加电压时，抗水表面的湿润效果被改变，令表面变得更亲水(湿润)。由于原先抗水的表面现在变得更吸水，盐溶液1与介质层3接触面的张力会产生改变，结果是显示单元原来的静止状态不再稳定，油墨层不得不改变其形式，令油墨层2中的油墨移至角落，造成一个部份透明的像素点。如图1b上方的箭头所示，在角落处存附有油墨的流体腔室部分对外显示为暗态，而未附油墨的部分对外显示为亮态。此时，包括多个显示单元(即，像素阵列)的电润湿显示系统在加电压的亮态时对外显示如图2b所示。从图2b可以看出，该电润湿显示系统中的像素阵列对外显示为绝大部分为亮态，但每个像素的角落处对外显示为暗态。电润湿显示技术就是利用电润湿现象的原理，通过电极控制油墨层中油墨展开或收缩来显示。

尽管电润湿显示技术具有很多优势。但是，在为了进行全白显示而在盐溶液和电极之间施加电压时，如图1b中的箭头所示，油墨虽然收缩，但是其还是残留于显示像素的角落中，使得全白显示时不能达到完整的全白显示，而是在角落部分还可以看到油墨，而显示单元中油墨的可见度会减小显示系统的对比度及透过率，从而不能实现良好的显示效果。即，在亮态时，油墨还会占去相当区域，从而影响显示效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电润湿显示单元及包括该电润湿显示单元的电润湿显示系统，其能够使油墨在亮态时不存附于像素的底面一角或中间，而是依附于流体腔室壁，从而减小油墨的可见度，增大电润湿显示的透过率和对比度。

为此目的，本发明提供了一种电润湿显示单元，其包括：流体腔室，包括油墨层；介质层，处于油墨层下方；电极，处于介质层下方；以及引导部件，设置在介质层上朝向油墨层的一侧，用于当对所述电润湿显示单元施加电压时，引导油墨层中油墨的受力方向，使得油墨依附于流体腔室的内壁上。

优选地，所述引导部件为设置在介质层的中间区域内的不与油墨相容的憎油区。

优选地，所述憎油区是通过在介质层中与油墨层接触的一侧的开口内填充不与油墨层中的油墨相容的材料形成的。

优选地，填充材料包括蜡、陶瓷或金属。

优选地，所述引导部件为设置在介质层与所述油墨层接触的表面的中间区域上的一锥体。

优选地，所述锥体包括三角锥或圆锥。

优选地，锥体高度为油墨层高度的1/2。

优选地，所述引导部件为与所述油墨层接触的面为中间高两端低的锥面的所述介质层。

优选地，所述介质层与所述油墨层接触的面为中间高两端低的圆锥面。

本发明还提供了一种电润湿显示系统，该电润湿显示系统包括本发明的电润湿显示单元。

本发明的电润湿显示单元在显示趋于亮态时其中的盐溶液对油墨层中的油墨的作用力受到电润湿显示单元中的引导部件的控制而从中间区域开始，将油墨排挤到流体腔室的内壁上，而不再存附于底面一角或中间区域而遮挡部分光线。即，通过在电润湿显示单元中设置引导部件引导油墨受力方向来使得油墨在显示趋于亮态时依附于流体腔室的周围内壁上，从而减小油墨的可见度，增大显示透过率并且提高显示对比度。

附图说明

结合附图，通过参考下面的详细描述，将会更容易地理解本发明及其伴随的优点和特征，其中：

图1a和图1b分别示出了一种常规的电润湿显示单元在未施加电压的暗态和施加电压的亮态时的截面图；

图2a和图2b分别示出了包括多个图1a的电润湿显示单元的电润湿显示系统在未施加电压的暗态时和施加电压的亮态时的俯视图；

图3示意性示出了根据本发明的第一实施例的电润湿显示单元的截面图；

图4示意性示出了根据本发明的第一实施例的油墨层中油墨的受力方向的视图；

图5示意性示出了根据本发明的第二实施例的电润湿显示单元的截面图；

图6示意性示出了根据本发明的第三实施例的电润湿显示单元的截面图；以及

图7a和图7b分别示出了包括根据本发明的电润湿显示单元的电润湿显示系统在未施加电压和施加电压时的俯视图。

需要说明的是，附图并非按比例绘制，并且附图用于说明本发明，而非限制本发明。并且，附图中，相应的元件被标记为相同或相应的参考标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易于理解，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1a示意性示出了现有技术中的电润湿显示单元的截面图。从图1a可以看出，介质层3介于溶液腔室10和电极4之间，其与油墨层2的接触表面为平坦表面。当对图1a所示的电润湿单元施加电压，令所述接触表面变得更亲水(湿润)时，由于原先抗水的表面现在变得更吸水，所以油墨层2在表面张力的作用下不得不改变其存在形式，从扁平薄膜发生改变转移到显示单元的角落处，如图1b所示。

从图1a和图1b上方的箭头可以看出，图1a的三个箭头为黑色的，表示该显示单元处于暗态，而图1b的三个箭头中两个为白色的，一个为黑色的，表示该显示单元虽然处于亮态，但是由于显示单元的角落处存在油墨，所以该显示单元在黑白显示时对外不能表现出完整的全白显示。这样的话，将会大大降低显示单元的显示效果。

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供的电润湿显示单元对现有技术进行了改进，使得油墨层中的油墨在显示单元被施加电压时能够被引导到流体腔室的内壁上，来避免油墨的可见，从而改善了显示单元对外的显示效果。而本发明的关键在于对现有技术中的介质层3进行改进，使得在进行亮态显示时，盐溶液1对油墨层2中的油墨的作用力可以从中间开始，即，盐溶液从中间开始排挤油墨，将油墨排挤到流体腔室10的周围内壁上，从而来减小油墨在适当时候(例如，在全白显示时)的可见度，据此减小其对于显示的不利影响，从而增大电润湿显示的透过率和对比度。

图3示出了根据本发明的第一实施例的电润湿显示单元100。与图1a所示的现有技术相同，电润湿显示单元100也包括流体腔室10和电极4，其中流体腔室10内也包括分离为上部分和下部分的盐溶液1和油墨层2。另外，与现有技术一样，本发明的电润湿显示单元100也包括未在图中示出的基板。

与图1a所示的现有技术不同，本发明第一实施例的电润湿显示单元100包括进行了改进的介质层31。如图3所示，在本发明第一实施例中，介质层31与油墨层2不完全接触。在介质层31中，形成有一憎油区300。憎油区300大致处于介质层31的中间区域，并且与油墨层2接触。憎油区300可以通过以下方式形成：首先在介质层31的大致中间区域形成一开口；然后在该开口中填充一种与油膜层2中的油墨不相容的材料。所述材料例如为蜡、陶瓷、或者部分金属等。由于介质层中开口的填充材料虽然与油墨层接触，但不与油墨层中的油墨相容，因此将开口区域称为憎油区。

由于介质层中的憎油区300的存在，当在电润湿显示单元100的盐溶液1和电极4之间施加电压时，如图4所示，盐溶液1对油墨层2中的油墨的作用力会从憎油区300所处的位置开始，在第一实施例中，盐溶液对油墨的作用力大致从中间区域开始。即，由于处于中间区域的憎油区300的存在，盐溶液1将从中间区域开始向两侧(如图4中的箭头所示)排挤油墨层2中的油墨，将油墨排挤到流体腔室10的四周壁上。流体腔室10的四周内壁可以使油墨附着，保证油墨均匀涂敷于四周内壁上。但是油墨与流体腔室10的内壁不相容(即不反应)，从而保证在趋于暗态时内壁无油墨残留。

在第一实施例中，当不需要油墨(需要亮态显示)时，对电润湿显示单元100施加电压，借助于介质层3中大致设置在中间区域的憎油区300，盐溶液1对油墨的作用力将从中间开始，给予油墨如图4的箭头所示的向四周散开的力，将油墨排挤为附于流体腔体的四周壁上。当油墨附于四周壁上时，观察到的可见油墨区域仅仅为附于四周壁上油墨的厚度。然而，由于电润湿显示单元中的油墨本来就很少，因此附于流体腔室内壁上的油墨很薄，从而大大减小了油墨的可见面积，提高了电润湿显示的透过率和对比度。

在图3所示的根据本发明第一实施例的电润湿显示单元中，憎油区300的形状不受限制。为了制备工艺的简单，可以将其制作成图3的截面图中示出的矩形形状，但是也可以采用其它形状，例如椭圆形、菱形、蜂窝形等。另外，在第一实施例中，在介质层的开口中填充了例如蜡、陶瓷、或者部分金属的材料来形成憎油区，但是本发明不限于此。也可以采用所属领域的技术人员已知的其他填充材料，只要其中填充的材料与油墨层中的油墨不相容即可。本发明中的憎油区的尺寸不受限制。所属领域的技术人员可以根据具体的显示像素来调整憎油区的大小。可以将其设定为参考底面的1/7左右，太小了不能够起到引导油墨层中油墨的受力方向的作用。另外，在第一实施例中，憎油区300大致设置在中间区域，这是因为设置在中间区域可以使得亮态时流体腔室的四周壁上的油墨分布均等，由此实现的显示效果最佳。本发明不限于此，也可以偏离中心区域来设置憎油区，由于油墨本身很少，所以即使在偏离中心区域的位置设置憎油区，四周壁上附着的油墨量差异对最终显示效果影响不大。也就是说，只要设置了憎油区，在对电润湿显示单元施加电压时，除了油墨自身的表面张力之外，还有憎油区对油墨的引导作用力，这两个力的结合会使得油墨受力更大，从而不再存附于流体腔室的角落中，而会附着于四周壁上，从而实现改善显示效果的目的。

图5示出了根据本发明的第二实施例的电润湿显示单元200。电润湿显示单元200也包括流体腔室10和电极4，其中流体腔室10包括盐溶液1和油墨层2。与常规的电润湿显示单元不同之处在于：在电润湿显示单元200的介质层32大致中心区域上设有一锥体400。与图3和图4所示的第一实施例对照来看，锥体400的作用类似于第一实施例中的憎油区300。在第二实施例中，当对电润湿单元200施加电压时，由于锥体400的存在，盐溶液1对油墨层2中油墨的作用力从中间区域开始，油墨被给予向四周散开的力，从而油墨被排挤到流体墙体的四周壁上，实现了减小油墨的可见度从而提高电润湿显示的对比度和透过率的目的。

第二实施例中的锥体400可以为三角锥、圆锥或者其他锥体。锥体400可以与介质层32一体成形，即可以通过简单的工艺形成中间区域突出为锥体的介质层。但是，本发明不限于此，可以采用不同于介质层32的材料来形成锥体400，即先形成介质层32，然后采用不同的材料例如通过沉积或者溅射工艺形成锥体400。在本发明中，锥体400的大小和高度不受限制，但是越大越高的锥体所呈现的最终显示效果越好，这是因为较高和较大的锥体400会增大对电润湿显示单元200施加电压时给予油墨的作用力的大小，从而油墨将更快且更易于被排挤到流体腔室的四周内壁上。但是，锥体400不宜过高，参考高度可以为暗态油墨平铺时厚度的1/2。当锥体400为圆锥时，其底面直径可以介于容器底面长度的1/4到1/5的范围内。

图6示出了根据本发明第三实施例的电润湿显示单元300。电润湿显示单元300也包括流体腔室10和电极4，其中流体腔室10包括盐溶液1和油墨层2。与第二实施例中的介质层中间区域上包括一锥体400不同，第三实施例中的介质层33整体上为中间略高的锥体。即，在第三实施例中，介质层33与油墨层2的接触面为一锥面。但是，第三实施例中也可以看作是第二实施例的一个极限情况，即第二实施例中的锥体400不断变大，直到覆盖整个介质层时，就形成了第三实施例中的电润湿显示单元300。在该实施例中，介质层33与油墨层2之间的接触锥面不受限制，可以为圆锥面或三角锥面。

当对电润湿单元300时，由于介质层33与油墨层2的接触面为锥面，则盐溶液1对油墨层2中油墨的作用力从中间区域开始，油墨被给予向四周散开的力，从而油墨被排挤到流体墙体的四周壁上，实现了减小油墨的可见度从而提高电润湿显示的对比度和透过率的目的。

在电润湿显示单元中，介质层一般由绝缘材料制成，包括有机高分子类材料，如环氧树脂、酚醛树脂等及其衍生物；还包括无机材料例，如二氧化硅，氮化硅之类。对于所属领域技术人员显然的是，应当根据介质层所选用的材料，来选择相应的制作工艺形成所需要的形状。例如，当介质层采用有机高分子树脂类材料时，由于所采用的有机高分子树脂类材料比较软，所以一般需要经过涂敷和蚀刻来形成；而无机材料较硬，所以一般采用机械加工方式来形成。如果介质层采用的是光刻胶，则经过常规的曝光、显影等半导体工艺来实现所需要的形状。

以上，通过三个示例性实施例描述了本发明的电润湿显示单元。可以看出，本发明通过对电润湿显示单元中的介质层进行改进，即通过给介质层增设一个用于引导电润湿显示单元施加电压时油墨的受力方向的引导部件，使得当对电润湿显示单元施加电压改变显示状态时，电润湿显示单元中的油墨受到了向四周散开的力，从而油墨被排挤到流体腔室的四周壁上。因此，观察者可见的油墨区域仅仅为附于四周壁上油墨的厚度，大大减小了油墨的可见区域，从而实现了增大电润湿显示的透过率和对比度的目的。但是，本发明不限于此，任何对介质层进行改进，以控制油墨在电润湿显示单元被施加电压时的作用力的技术方案都应当属于本发明的范围。

另外，本发明还提供了一种电润湿显示系统，其包括根据本发明上述实施例之一描述的电润湿单元的阵列。图7a和7b分别示出了根据本发明的包括本发明第一实施例的电润湿显示单元阵列的电润湿显示系统在暗态和亮态时的俯视图。从图中可以清楚地看到，在亮态时，不再存在图2b示出的角落中的油墨，而油墨完全地附于流体腔室的四周壁上，从而大大减小了油墨的可见度，增大电润湿显示的透过率和对比度。

对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变和变形。本领域技术人员可以理解的是，所描述的实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明；本发明并不限于所述实施例，而是仅由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种电润湿显示单元，包括：

流体腔室，包括油墨层；

介质层，处于油墨层下方；

电极，处于介质层下方；以及

引导部件，设置在介质层上朝向油墨层的一侧，当对所述电润湿显示单元施加电压时，用于引导油墨层中油墨的受力方向，使得油墨依附于流体腔室的内壁上。

2.根据权利要求1所述的电润湿显示单元，其中所述引导部件是设置在介质层的中间区域内的不与油墨相容的憎油区。

3.根据权利要求2所述的电润湿显示单元，其中所述憎油区是通过在介质层中与油墨层接触的一侧的开口内填充不与油墨层中的油墨相容的材料形成的。

4.根据权利要求3所述的电润湿显示单元，其中所述材料包括蜡、陶瓷或金属。

5.根据权利要求1所述的电润湿显示单元，其中所述引导部件是设置在介质层与油墨层接触的表面的中间区域上的一锥体。

6.根据权利要求5所述的电润湿显示单元，其中所述锥体是三角锥或圆锥。

7.根据权利要求5所述的电润湿显示单元，其中锥体高度为油墨层高度的1/2。

8.根据权利要求1所述的电润湿显示单元，其中所述引导部件是与油墨接触的表面为中间高两端低的锥面的所述介质层。

9.根据权利要求8所述的电润湿显示单元，其中所述锥面为圆锥面。

10.一种电润湿显示系统，其包括根据权利要求1至9之一所述的电润湿单元。

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