CN103562789A - 一种装置和相关联的方法 - Google Patents

Abstract

在本文所描述的一个或多个实施例中，提供了一种包括支撑层（110）、多个像素以及开关（112）的装置。该像素使用布置在支撑层（110）上的各个疏液性元件的排列形成。该疏液性元件的排列被配置为使得能够在与支撑层（110）上的液体相互作用时提供一个或多个相关联的气盾区，以提供第一像素光学状态。该开关（112）被配置为能够有选择地修改所述相关联的气盾区中的一个或多个气盾区以提供第二像素光学状态。

Description

一种装置和相关联的方法

技术领域

本公开涉及疏液性表面/元件的领域、相关联的方法、计算机程序和装置。某些所公开的方面/实施例涉及便携式电子设备，特别是可以在使用时手持（尽管它们在使用时可以被放在支架中）的所谓手持便携式电子设备。这样的手持便携式电子设备包括所谓的个人数字助理（PDA）。

根据一个或多个所公开方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一种或多种音频/文本/视频通信功能（例如，远程通信、视频通信和/或文本传输（短消息服务（SMS）/多媒体消息服务（MMS）/电子邮件）功能）、交互式/非交互式观看功能（例如，web浏览、导航、电视/节目观看功能）、音乐录制/播放功能（例如，MP3或其它格式和/或（FM/AM）无线电广播录制/播放）、数据的下载/发送功能、图像捕获功能（例如，使用（例如内建的）数码相机）以及游戏功能。

发明内容

一种装置，包括：

支撑层；以及

使用布置在支撑层上的各个疏液性（liquid-phobic）元件的排列形成的多个像素，该疏液性元件的排列被配置为在与支撑层上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联的气盾区（plastron region）以提供第一像素光学状态；以及

开关，被配置为能够有选择地修改所述相关联的气盾区中的一个或多个以提供第二像素光学状态。

该支撑层也可以是疏液性的，或者被配置为是疏液性的。

气盾区（多个）可以是空气或其它气体的纤薄层（例如，处于各个疏液性元件的厚度的量级）。

气盾区的修改可以包括相应气盾区的塌陷和/或形成。

疏液性元件/像素可以被布置为允许形成一个或多个字母数字式字符、Cyrillic字符、希腊字符、罗马数字、阿拉伯数字、中文/日文/韩文或其它亚洲语言字符、七段字母数字显示等。

像素可以通过与环境的光学状态形成对比的第一和/或第二像素光学状态来提供图像的形成。

该环境可以包括支撑层以及处于第二光学状态的像素。

该光学状态可以表示不透明度的不同级别。

第一像素光学状态可以提供与支撑层上的或要提供于其上的周围液体的不透明度不同的不透明度。

第二像素光学状态可以不同于第一像素光学状态。

疏液性元件可以在支撑层上相邻布置以提供像素图案的形成，该像素图案考虑到了在与支撑层上的液体相互作用时对在相邻的疏液性元件之间所形成的气盾区的大小和形状的控制。

像素可以使用微尺度的疏液性元件形成。

该装置可以被配置为能够提供一个或多个像素在第一和第二像素光学状态之间的可重复切换。

像素可以由液体与相应疏液性元件的相互作用而形成。

该装置可以包括提供与支撑层上的液体。

液体可以是基于水的液体，并且该疏液性元件因而可以是疏水性的。

该装置可以包括布置在疏液性元件和支撑层上的随机纳米尺度纹理。

纳米尺度的纹理可以被配置为允许处于第一/第二像素光学状态的气盾区消散为处于第二/第一像素光学状态的多个气盾子区。

该开关可以包括加热元件，其被配置为引起气盾区的空穴现象并且导致气盾的形成。

该加热元件可以被布置在支撑层的内部以直接对液体加热以引起空穴现象（即，气泡形成）并由此导致气盾形成。

该加热元件可以被布置在支撑层的外部以直接对液体进行加热并因此对液体行间接加热以引起空穴现象并由此导致气盾形成

该开关可以包括压力层，其被配置为能够改变液体的静态压力并由此至少导致特定气盾区的塌陷。

该疏液性元件能够被形成为以下的一个或多个形状：圆柱形、球形、圆顶形、圆锥形、立方形、立方体等。

该疏液性元件可以彼此间隔开。该元件在深度、宽度和高度可以为10微米的量级。

该装置可以是以下的一个或多个：

便携式电子设备、蜂窝电话、显示器，以及用于便携式电子设备/蜂窝电话的显示器，或者用于其中一个或多个的模块。

一种装置，包括：

支撑层；和

使用布置在支撑层上的疏液性元件的排列所形成的多个像素，该疏液性元件的排列被配置为在与支撑层上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联的气盾区以提供第一像素光学状态；和

开关，其被配置为能够有选择地修改所述相关联的气盾区中的一个或多个以提供第二像素光学状态。

在另一个方面，提供了一种方法，包括：

制造一种装置，其包括：

提供支撑层、开关以及布置在支撑层上的多个疏液性元件的排列，各个疏液性元件的排列提供该装置的多个像素，该疏液性元件被配置为在与支撑层上的液体相互作用时提供一个或多个相关联的气盾区，以提供第一像素光学状态，并且该开关被配置为能够有选择地修改所述相关联的气盾区中的一个或多个，以提供第二像素光学状态。

该布置可以包括在该支撑层上执行图形化或蚀刻以定义多个疏液性元件。

该布置可以包括在该支撑层上贴附多个疏液性元件。

在另一个方面，提供了一种方法，包括：

对装置的光学状态进行切换，该装置包括支撑层；和使用布置在支撑层上的疏液性元件的排列所形成的多个像素，该疏液性元件的排列被配置能够在与支撑层上的液体相互作用时提供一个或多个相关联气盾区，以提供第一像素光学状态；该装置还包括开关，其被配置为能够有选择地修改所述相关联气盾区中的一个或多个，以提供第二像素光学状态，其中切换光学状态的步骤包括控制该装置的开关以将该装置从第一像素光学状态变换成第二像素光学状态。

在另一个方面，提供了一种非暂时的计算机程序，其可存储在计算机可读介质上，被配置为当在处理器上运行时至少执行以下步骤：

对装置的光学状态进行切换，该装置包括支撑层；和使用布置在支撑层上的疏液性元件的排列所形成的多个像素，该疏液性元件的排列被配置能够在与支撑层上的液体相互作用时提供一个或多个相关联气盾区，以提供第一像素光学状态；该装置还包括开关，其被配置为能够有选择地修改所述相关联气盾区中的一个或多个，以提供第二像素光学状态，其中切换光学状态的步骤包括控制该装置的开关以将该装置从第一像素光学状态变换成第二像素光学状态。

在另一个方面，提供了一种包括存储于其上的以上方面的计算机程序的计算机可读介质。

在另一个方面，提供了一种装置，包括：

用于支撑的器件；和

多个用于排斥布置在支撑层上的液体的器件，该用于排斥液体的器件的排列被配置为使得能够在与用于支撑的器件上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联气盾区，以提供第一像素光学状态；和

用于切换的器件，其被配置为能够有选择地修改所述相关联的气盾区中的一个或多个，以提供第二像素光学状态。

在另一个方面，提供了一种装置，包括：

支撑器；和

布置在支撑器上的液体排斥器，该液体排斥器的排列被配置为使得能够在与支撑器上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联气盾区，以提供第一像素光学状态；和

切换器，其被配置为能够有选择地修改所述相关联气盾区中的一个或多个，以提供第二像素光学状态。

本公开包括单独或者处于各种组合的、一个或多个相对应的方面、实施例或特征，而无论其是否以该组合或者单独地具体指出（包括被要求保护）。用于执行一个或多个所讨论功能的相对应器件也处于本公开之内。

用于实施一个或多个所公开方法的相对应计算机程序也处于本公开之内并且被一个或多个所描述实施例所包含。

将要理解的是，对单个处理器、存储器等的引用也可以包含多于一个的处理器和存储器。

以上发明内容意在仅是示例性和非限制性的。

附图说明

现在参考附图仅通过示例给出描述，其中：

图1a-c图示了不同情形中的表面上的液体微滴。

图2图示了本公开的第一实施例。

图3a-c图示了实施例的操作。

图4a-c示出了操作中的另一个实施例。

图5图示了装置的光学状态在第一图像和第二图像之间的改变。

图6示出了实施例的示例放大表面。

图7示出了一个或多个实施例所提供的图像的示例。

图8示出了根据本公开的实施例的方法。

图9示意性图示了提供根据本公开的实施例的程序的计算机可读介质。

图10图示了本公开的另一个实施例。

具体实施方式

当水或任意其它液体的液滴碰到表面时，由于液体/固体、液体/气体和固体/气体贡献等所导致的表面张力的平衡定义了在固体-液体-气体界面处形成的液体微滴的形状（依据Young等式）。当液体增加时，该液体微滴定义了与表面的前进接触角。这在图1a中进行了图示，其示出了液体（例如，水）如何遇到固体表面（例如，桌面）并且位于该桌面之上。在固液界面的点处，该（前进）接触角θc定义在在表面的平面和与液体表面的切线之间。对于并不排斥液体的正常表面而言，该接触角通常<90°。

然而，在疏水和超疏水表面（或者排斥并非基于水的其它类型的液体的其它表面）上形成的液滴的表现则稍有不同。由于这些表面排斥给定液体，所以液滴稍有不同地处于表面上。这在图1b中进行了图示，其示出了接触角θc为何是钝角而非锐角。通常，在疏水/超疏水表面中，这导致在液体和固体表面之间的大的接触角（例如，超过90°、120°，或者甚至超过150°）。

作为该液体排斥特性的结果，有可能在液体和固体界面之间存住一层空气（或者其它较低密度的材料）。这样存住的材料在处于该状态时被称作“气盾”。这种在界面处具有稳定的空气膜的情形经常被称作“Cassie”或“Cassie-Baxter”润湿状态。

存住气盾体积/区的能力在自然界普遍使用，例如，为了允许昆虫和蛛形纲动物在水下进行呼吸。它们通常是由将空气捕获为大小和范围变化的气泡层的纤细发丝或纤维所构成的随机结构。空气和液体之间大的折射率对比产生了令人感兴趣的光学特性，特别是能够为气盾给出银色的类似镜面的外观的高反射性。然而，一旦这些精细结构被液体完全浸湿，则难以重新建立空气膜，并且不良定义的几何形状使得难以对光学特性有效地加以利用。

生物有机体将气盾用作呼吸薄膜的概述以及一些制造用于气盾捕获的人工结构的方法在“N.J.Shirtcliffe、G.McHale、M.I.Newton、C.C.Perry和F.B.Pyatt的Plastron properties of asuperhydrophobic surface,Appl.Phys.Lett.89art104106(2006);DOI:10.1063/1.2347266”中有所给出。

返回附图，图1c示出了在后退接触角（在图1c中由θ_R示出，由在液滴经受到在远离固体表面的方向上所施加的力时所导致）具有与前进接触角类似的大小时，该表面可以被认为具有非常低的接触角滞后。实际上，液体被看到是以类似于看上去就像液体微滴或弹珠从表面滚落而并未实际浸透或浸湿表面本身的方式轻易离开或表面或使其“去湿”，因此从表面带走灰尘和污物。然而，Cassie状态通常仅是亚稳态的，从而所存住的空气膜塌陷，液体就随后完全浸湿固体，这经常被称作“Wenzel”润湿状态。

这样的疏水性和疏液性/液体排斥性表面的这些特性具有多种应用，诸如通过气盾捕获和控制进行自清洁、拖动减少等。所有这些应用都依赖于表面在固体表面和该表面上所布置的液体之间存住空气膜（气盾）的能力。

现在将对在此描述的本公开的一个或多个实施例进行描述，其中提供了一种包括支撑层、多个像素和开关的装置。像素使用布置在支撑层上的疏液性元件的排列而形成。疏液性元件的排列被配置为能够在与支撑层上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联的气盾区以提供第一像素光学状态。开关被配置为能够有选择地对所述相关联气盾区中的一个或多个气盾区进行修改以提供第二像素光学状态。

通过提供疏液性元件，能够实现第一光学状态。在第一光学状态中，气盾区（其可以被比作利用与液体形成接触的疏液性元件所形成的气泡并且贴附到那些疏液性元件）被看见是反射性的并且具有金属光泽。由元件（例如，在相应元件周围和之间的周围区域中的）所形成的像素因此/由此定义了由气盾区的布局所创建的反射图像。

通过提供开关，进一步可能通过有选择地塌陷那些气盾区中的一个或多个、或者实际形成一个或多个气盾区、或者二者跨相应区的组合而从该第一光学状态变换成第二光学状态。这允许开关来改变哪些仍然出现在装置的支撑层110上的气盾区（如果存在），这因此将改变能够在支撑层上所看到的反射图像。因此，这使得该装置能够通过有选择地修改（或者通过塌陷或形成/恢复）气盾区中的一个或多个而反复改变该装置上所提供的图像。

现在我们将参考图1对第一实施例进行描述。

图2图示了具有支撑层110、多个微结构元件120、开关112（未示出）和加热元件130的装置100。接下来将依次对这些元件中的每一个进行描述。

在该示例中，支撑层110由电介质材料所形成并且实质上是用于支撑要布置在支撑层110上并附着于其上的微结构元件120的衬底。当然，支撑层110可以由具有不同属性的其它材料所形成，例如，其可以由导电材料、或者不同的半导体材料、或者绝缘材料、或者这些材料的组合所形成。在该示例中，支撑层110为0.5至1mm厚度的量级以提供实质上刚性的支撑结构，但是其可以根据所要求的应用而更厚或更薄（例如，更薄以便更为柔性，更厚以便更为鲁棒，等等）。

在该实施例中，微结构元件120由硅形成，但是也可以由与支撑层110相同的材料制成。在该实施例中，元件120由在其所有维度大约为10微米的立方体所形成。在其它实施例中（诸如图6的实施例），该微结构可以为具有10微米量级的直径和高度的圆柱体。在其它实施例中，元件120可以通过支撑层的表面蚀刻形成或者通过将材料沉积到支撑层110上形成，以提供具有在其上定义的微结构的整体结构。在任意情况下，可以有考虑到了该装置的制造的多种不同的方式/方法（例如，蚀刻或沉积（较）厚支撑层以在其余较薄的蚀刻层上定义微结构元件，或者将不同元件贴附到支撑层上，等）。

微结构元件120彼此间隔大约10微米而形成并布置在支撑层110上以便在它们之间定义通道/间隔。虽然也可以使用其它图案（例如，六边形晶格、规则或更不规则的，等等），但是在该实施例中，元件120被布置为使得其排列形成方形的晶格/规则阵列类型的图案。虽然图2中仅示出了九个元件，但是这仅是几个元件120的示例并且该图案可以按照需要在纵向和横向方向进行重复。

元件120被形成并处理而成为疏水性的，从而它们排斥水/基于水的液体。此外，支撑层110上的与液体并且同时与（要布置在支撑点110上的）元件120相互作用的上表面被配置为是疏液性的。在其它实施例中，这些表面可以被制造为排斥并非水/基于水的其它液体，并且因此是液体排斥性/疏液性的（例如，已知作为疏油性表面的烯烃和氟化材料）。在该示例中，通过受控暴露于氟烷基材料（虽然其它化学处理也是可能的），元件120被制造为是超疏水性的。这使得柱体的表面能量降低。这导致了元件120的表面具有针对水的～145度的大的前进接触角，以及类似大的后退接触角的，导致了低接触角的滞后（水滴能够被看到轻易从这样的表面滑落）。每个元件120的整个暴露表面能够被配置为是疏液性的，或者可替换的，仅元件的侧面可以被制造为是疏液性的（例如，不包括最顶部的表面）。

应当指出的是，在支撑层110并未被配置为疏液性的实施例中，则气盾区的塌陷将导致支撑层110的相对应区域上的完全浸湿状态。如果发生这种情况，则通常不可能恢复提供这样的像素的像素/气盾区。在支撑层110是疏液性的实施例中，则整个疏液性表面绝不会完全处于浸湿状态（即使在气盾塌陷之后）并且可能恢复所述像素/气盾区。

在每个元件120之间提供有加热元件130。这些连接至开关112并由其进行控制并且意在将热量引入任意元件120周围的间隔之中。在该实施例中，它们是嵌入支撑层110中的、响应于电流而变热的简单小型电阻线路，但是执行所要求功能的其它可替换加热形式处于本公开的范围之内。例如，也可以使用Peltier元件。这样的元件将能够进行加热和冷却，这能够增强气盾的操控。所有这样的元件的功能都将在下文进行解释。开关112可以经由外部处理器进行控制以执行其切换功能，但是在任意情况下，其都是对装置100的特定气盾区（图2中未示出）的修改进行控制。

现在将参考图3a-c对图2的实施例的功能进行描述。在这些附图中，描绘了图2所示的装置11的简化版本，其中仅示出了三个元件120（120a-c）以定义两个像素“A”和“B”。相应元件120之间的间隔（即，元件120的相应分组周围的周围区）可以被认为表示将构成较大图像的相应像素——在这种情况下是“A”和“B”。例如，四个方形元件120的晶格（2×2）能够在方形的中心定义单个像素，其由每个方形元件120的四个内角所限定。

加热元件130在气盾区可以在其中形成、维持或塌陷的每个“像素区”以下运行。在该示例中，装置100在其极端（换句话说，在侧边和上方）被限制以保持装置内所包含的液体，但是这并未被示出（并且在一些实施例中无需是这种情形）。而且，虽然图3a-c出于简要的原因而以一个维度示出了该示例，但是其当然能够被轻易应用于两个维度。

作为元件120（在其它实施例中，它们可以是疏液性的）以及处于这些元件之间的支撑层110的表面的疏水性的结果，当疏水元件120完全潜入或浸入水中时，元件120和支撑层的处于那些相应元件周围的区对水进行排斥。元件120因此能够被认为是用作将气盾限制到具体形状和表面上的位置的液体排斥器。

在没有疏水元件120的情况下，气盾的位置和范围是无法预测的。然而，由于存在有处于规则图案的整个元件120的阵列，所以现在在良好定义的区中另外形成了随机气盾区，或者其能够被认为是装置100的表面上的“像素”。

应当指出的是，如果支撑层的表面并非是疏液性的，则其难以以在一些配置中形成气盾。这是因为液体通常将进入支撑层表面上的浸湿状态。然而，在一些实施例中，有可能通过为支撑层提供再进入（re-entrant）特征来补救这一问题。再进入特征是表面上的小型救济/地形特征，诸如产生使得液体难以渗透的悬垂的蘑菇或钉子形状的结构。这些再进入结构能够帮助促进气盾的形成而无需支撑层是疏液性的。在这样的情形中，表面可以变得完全不被浸湿而无需其自身是疏液性表面。

这些像素区中的两个在图3a中被标记为“P”示出，其利用每个具疏水性并且在元素之间限定相关联气盾的元件120所形成。实际上，至少两个元件120以及它们之间的相关联空间可以被认为是能够组成更大图像的单个像素。图3a是提供特定像素所需内容的简化形式，并且实际上需要提供元件的阵列以在它们之间的间隔之中（例如，在元件的2×3真理的四角之间）定义像素。

这在图3a中被示出，其示出了两个气盾区“A”和“B”，它们处于具有高反射性的并且由于气盾区的属性而将被用户感知为金属光泽的光学状态中，并且因此在装置100上产生了两个反射像素区。

现在参考图3b和3c，加热元件130能够对每个具体元件之间的像素区进行操控。特别地，在像素区“A”和“B”完全被液体浸湿的图3b中，加热元件130能够被用来对像素区进行加热，这导致液体内的空穴现象并且在那些像素区中导致气盾的形成，如图3c所示。

实际上，加热元件能够有选择地创建由特定像素所提供的特定气盾区，以因此将所感知的光学状态从其中像素是非反射性的第一光学状态改变为其中能够看到气盾区的第二光学状态，并且该像素现在在该区中是反射的。这还能够被认为是表示给定像素的不透明度的变化。如以下部分中将更为详细描述的，像素区中的气盾能够通过增加液体中的压力而毁坏，这迫使液体浸湿像素区。

可替换地，能够使用Peltier元件来附加地对气盾区进行冷却以使得气盾区塌陷，由此逆转图3b-3c的处理。热量也能够由激光器或其它光学加热装置来提供。

图中所描绘的其它实施例已经被提供，其中附图标记对应于之前所描述实施例的类似特征。例如，特征编号1可以对应于编号101、201、301等。这些带编号的特征可以出现在图中但是可能在这些特定实施例的描述中还未被直接引用。这些将仍然在图中提供以帮助理解另外的实施例，特别是关于类似的之前所描述实施例的特征。

现在将参考图4a-c对第二实施例进行描述。除了元件120和支撑层110的所有表面都被覆盖以随机的纳米尺度的粗糙度或纹理（可替换地，仅一些表面可以被该纹理所覆盖，例如仅支撑层和元件的侧面）之外，该实施例实质上与图2和图3a-c的实施例相类似。

此外，该实施例并未采用加热元件而是包括压力层240。应当注意的是，可以提供多种不同的机制来与开关工作以实施装置100、200中的光学状态的变化，并且这并不局限于仅加热元件130或压力层240，或者仅二者的组合。能够使用考虑到了一个或多个像素的气盾区的（可重复）破坏稳定的任意事物来使这样的区塌陷并改变装置的光学状态。

纳米尺度的粗糙度/纹理由多个由甲基三氯硅烷所沉积的硅质纳米丝形成，并且该纳米丝通过氟硅烷单层的沉积而呈现以疏水性。以这种方式，装置200被提供以具有形成于其上的微结构的支撑层210，并且然后在装置的暴露表面上所形成的纳米结构同样提供两层的分层超疏水表面。

图6示出了这样的分层表面的高分辨率的扫描电子显微镜（SEM）图像，虽然其具有圆柱柱体的微结构元件（10μm宽，10μm高，间隔10μm）。在该示例中，压力层240紧靠装置200上所提供的液体的上表面以定义能够被认为是单个完整“单元”（图4中并未示出边缘）的部件，诸如用于如蜂窝电话的便携式电子设备的显示器。

可以（通过开关）使得压力层240减小其自身与元件220和层210之间的距离并且由此改变装置200所包含的液体中的流体静力学压力。通过减小压力层240和支撑层210之间的距离，液体中的压力能够有所增大并且气盾区在它们对这样的压力变化作出相对响应时将由于压力增大而塌陷。这在图4a-4b中示出，它们描绘了按压压力层240以使得气盾区P’塌陷。

现在，通过提供纳米尺度的粗糙度，包含于（多个）气盾区P’中的空气（或较低密度的材料）并不会消散而是被存留在纳米结构内作为气盾纳米区或子区N’。这意味着在微观气盾区已经“毁坏”的同时，变为该“浸湿”状态使得气盾材料被“不可见地”以纳米观水平进行存储。通过如此做，有可能实际上恢复气盾区P’。由于消散的气盾区实际上被分散为存储在装置200的相应表面上的纳米尺度的粗糙度/纹理内的多个气盾纳米区（或子区），所以这是可能的。即使没有该纳米结构（即，仅使用微结构），但是也能够通过改变液体压力来创建和毁坏气盾薄膜，虽然在纳米结构存在时要可靠得多。

实际上，这种可逆浸湿能力的原因在于，纳米尺度的粗糙度实际上决不会处于完全浸湿的状态——即使在气盾塌陷为纳米尺度的粗糙度所存储的纳米区之后，纳米尺度的粗糙度未被完全浸湿，而是可以被认为处于“伪浸湿”状态。由于支撑层因此决不会被完全浸湿，而是可以被观察到处于“伪浸湿”状态，所以这给出了一种一个或多个气盾区能够被塌陷并可逆重建的机制。纳米尺度的气盾是肉眼所看不到的，并且可以在整个衬底上进行延伸（因此提供“伪浸湿”状态），而微尺度的气盾则是高度反射的。可见的微尺度气盾区由相应元件进行限定以定义像素。

因此，虽然原始的气盾区是不可见的（并且因此像素并未处于第一光学状态而是处于第二光学状态），但是构成该气盾区的空气仍然被存储在本地但是处于不可见状态或至少不同的可见状态，以使得当压力层240减小之前增大的压力时（换句话说，恢复液体中的原始流体静力学压力），该气盾区能够由于液体中的条件允许其发生而得以恢复。这能够被认为是提供了一种双重稳定的布置/配置，其中该装置能够可逆地在第一和第二像素光学状态之间进行来回切换。

虽然在这里使用了单个压力层240并且所有像素被“全局”改变以便变换为第二光学状态，但是有可能执行局部的压力变换（例如，升高/降低个体元件/像素以破坏并塌陷相应气盾区）以由此有选择地塌陷（或者还恢复）装置200中的特定气盾区。

图5示出了如何能够使得像素处于反射状态（由黑色像素所表示）以便提供第一图像——即字母“A”——并且随后能够通过塌陷/恢复跨那些像素的气盾区而重复地来回切换至另一图像——即字母“B”。这能够考虑到装置200通过可逆的浸湿状态（换句话说，在分别提供第一和第二光学状态的“去湿”和“浸湿”状态之间）提供可修改的显示。应当指出的是，黑色方块表示在疏液性元件周围所定义的像素，该疏液性元件定义/限定了形成那些像素的气盾区，而白色方块则表示由周围的疏液性元件所定义/限定但是实际上缺少任何（多个）气盾区的像素。也可以以相反的方式来形成图像，由此气盾区形成图像的“底片”并且气盾区的缺失定义待显示的图像。

特别地，意外地发现图6所示的表面配置示出了从完全浸湿的Wenzel状态到非浸湿的Cassie状态的改进的可逆性，这是因为其表现出纳米尺度的粗糙度存住了非常稳定的空气薄膜。其与非分层表面相比也具有明显改进的光学特性。

图7示出了从依据图3a-3c的实施例的两个规则微型图案表面（上方图像）上的气盾层获得反射性与依据图4a-c的实施例的除了用于创建分层衬底（下方图像）的微结构之外还具有纳米结构的相同结构相比的比较。这示出了装置100和装置200之间的清晰度和分辨率的差异。装置200可以被认为具有分层的两层层级（通过纳米尺度的粗糙度和微尺度的微结构），而装置100则可以被认为是从微结构元件120所形成的单层。双层层级有助于提升气盾区所提供的图像的分辨率和清晰性，其给出了比单层布置形式更为明晰的边缘，并且反射性也有所提高，以在相应像素的合并气盾区的第一光学状态和进行比较的装置的环境之间给出更强的对比。

在另一种实施方式中，并不使用压力层240，但是装置200像第一实施例中那样提供有加热元件（未示出）。类似地，当对特定像素区施加以热量时，在该区中形成气盾。

实际上，以上所描述的各个装置100、200提供了具有至少一个微尺度特征的规则图案的表面，其能够（可逆地）使用良好受控的几何形状限定并存住气盾区，以使得能够构建或毁坏类似于“像素”的离散气盾区以实现受控的光学效果。

装置200提供了规则的微尺度的粗糙度，其具有随机的纳米尺度的粗糙度，以创建分层的粗糙度结构，其由于增强的气盾限定而示出了进一步改进的光学对比度和改进的切换可逆性。这能够为各种设备提供增强的反射性显示器，并且提供了增强的微流体控制方法。

一个另外的实施方式使用了能够以蓝宝石或一些其它刚玉材料所创建以便提供增强的耐磨性的类似微结构元件。在这样的实施方式中，纳米结构能够以与以上装置200的示例相类似的方式使用硅质纳米丝或硅土纳米颗粒或其它纳米观疏水颗粒所形成。然后，通过硬质微结构保护可能地精细纳米结构。

图8图示了另一个实施例的操作方法。这描述了装置100或200如何能够经由开关进行控制以显示特定图像（换句话说，从第一光学状态变为第二光学状态）。首先，在步骤300中估计图像是否要改变。如果否，则该处理简单地反复循环进行该步骤直至图像需要被改变。如果图像需要改变（针对第一步骤300的回答为“是”），则该处理继续进行至步骤301，其中所要显示的图像被传送至装置100/200。在步骤302，该图像被从其数字表示形式转换或“映射”成应当在装置100/200上存在的必要气盾区，以向用户显示图像。在步骤303，开关对装置的切换进行控制（例如，经由加热元件、压力层等）以塌陷/恢复气盾区以将特定区改变为不同光学状态，以由此改变装置上所呈现的整体图像。

图9示意性图示了提供根据本发明实施例的程序的计算机/处理器可读介质350。在该示例中，计算机/处理器可读介质是诸如数字多功能盘（DVD）或紧致盘（CD）之类的碟片。在其它实施例中，计算机可读介质可以是已经被以实施本发明的功能的方式进行了编程的任意介质。

图10示意性图示了包括这里所描述的装置100或200的设备400。设备400还包括可以通过数据总线450互相电连接的处理器460和存储介质480。设备400可以是电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备，或者用于任意以上所提到的设备的模块。装置100可以被提供作为用于这样的设备400的模块，或者作为用于设备400的处理器或者用于这样的设备400的模块的处理器。

存储介质480具有存储于其上的计算机程序代码，并且介质480和该程序代码被配置为当在处理器460上运行时经由数据总线450关于哪些区要塌陷（和/或恢复）以从一个光学状态变为另一个光学状态而对装置100、200的切换进行控制，因此改变装置100、200上的图像。

处理器460被配置通过向其它设备组件提供信令或者从其接收信令来对它们的操作进行管理而用于装置100的一般操作和控制。

存储介质480被配置为存储计算机代码，该计算机代码被配置为执行、控制或使能装置100的制造和/或操作。存储介质480还可以被配置为存储针对其它设备组件的设置。处理器460可以访问存储介质480以获取组件设置以便对其它设备组件的操作进行管理。存储介质480可以是诸如易失性随机访问存储器的临时存储介质。另一方面，存储介质480可以是诸如硬盘、闪存或非易失性随机访问存储器的持久性存储介质。

技术人员将要意识到的是，任何所提到的装置/设备/服务器和/或所提到的特定装置/设备/服务器的其它特征可以由被布置为使得它们成为被配置以仅在被使能（例如，开机等）时才执行所期望操作的装置来提供。在这样的情况下，它们可以不必具有加载到活动存储器中的非使能（例如，关闭状态）的适当软件而是仅加载使能（例如，开启状态）的适当软件。该装置可以包括硬件电路装置和/或固件。该装置可以具有被加载到存储器上的软件。这样的软件/计算机程序可以被记录在相同的存储器/处理器/功能单元上和/或记录在一个或多个存储器/处理器/功能单元上。

在一些实施例中，所提到的特定装置/设备/服务器可以利用适当软件进行预编程以执行所期望的操作，并且其中适当软件能够通过由用户下载例如“密钥”以解锁/使能该软件及其相关联功能而被使能以供使用。与这样的实施例相关联的优势可以包括在设备需要另外的功能时减少对下载数据的要求，并且这在设备被认为具有充足容量以针对可能未被用户所使能的功能而存储这样的预编程软件的示例中会是有用的。

将要意识到的是，任意所提到的装置/电路装置/元件/处理器可以具有所提到的功能之外的其它功能，并且这些功能可以由相同的装置/电路装置/元件/处理器来执行。一个或多个所公开的方面可以涵盖相关联计算机程序以及记录在适当载体（例如，存储器、信号）上的计算机程序（其可以被源/传输编码）的电子分布。

将要意识到的是，这里所描述的任意“计算机”可以包括可以或者不可以位于相同电路板或者电路板的相同分区/位置或者甚至相同设备上的一个或多个个体处理器/处理元件的集合。在一些实施例中，一个或多个任意所提到的处理器可以分布在多个设备上。相同或不同的处理器/处理元件可以执行这里所描述的一个或多个功能。

将要意识到的是，术语“信令”可以是指作为所传送和/或接收的一系列信号进行传送的一个或多个信号。该系列信号可以包括一个、两个、三个、四个或甚至更多的个体信号分量或不同信号以构成所述信令。这些个体信号中的一些或全部可以同时、顺序传送/接收，和/或使得它们在时间上互相有所重叠。

参考对所提到的任意计算机和/或处理器和存储器（例如，包括ROM、CD-ROM等）的任意讨论，这些可以包括计算机处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）和/或已经以执行本发明的功能的方式进行了编程的其它硬件组件。

申请人因此单独公开了本文所述的每个单独的特征和两个或更多个这样的特征的任意组合，达到能够基于本说明书整体、根据本领域技术人员的普通常识执行这些特征或组合的程度，而不管这些特征或特征组合是否解决了本文公开的任意问题，并且不限于权利要求的范围。申请人指示出所公开的方面/实施例可以构成任意这种单独的特征或特征组合。鉴于前文的描述，对于本领域技术人员而言，很显然在本文公开的范围中可以做出各种修改。

虽然已经示出、描述并且指出了应用于它们的不同实施例的基本新颖性特征，但是将要理解本领域技术人员可以做出所述设备和方法的形式和细节的各种省略和替换和修改，而不脱离本发明的精神。例如，明显地意图将用于按照基本上相同的方式来执行基本上相同的功能以实现相同的结果的那些元件和/或方法步骤的全部组合落入本发明的范围中。此外应该认识到，结合本发明的任意公开的形式或实施例所示出并且/或者描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以并入任意其他公开或描述或建议的形式或实施例以作为设计选择的总体问题。此外，在权利要求中，装置加功能语句意图覆盖本文描述为执行所记载的功能的结构，并且不仅仅是结构上等效而且是等效的结构。因此，虽然由于钉子和螺丝钉可能不是结构上等效的，原因是钉子利用圆柱形表面来将木制部分固定在一起，而螺丝钉采样螺旋状表面，但是在紧固木制部分的实施方式中，钉子和螺丝钉可以是等效的结构。

Claims (22)

1.一种装置，包括：

支撑层；以及

使用布置在所述支撑层上的各个疏液性元件的排列形成的多个像素，所述疏液性元件的排列被配置为在与所述支撑层上的液体相互作用时，能够提供一个或多个相关联的气盾区，以提供第一像素光学状态；以及

开关，被配置为能够有选择地修改所述相关联的气盾区中的一个或多个气盾区，以提供第二像素光学状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述支撑层被配置为是疏液性的。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括处理器以及具有存储于其上的计算机程序代码的存储器，所述存储器和所述计算机程序代码被配置为当在所述处理器上运行时，使得所述装置控制所述开关的切换以便能够将所述装置从所述第一像素光学状态变换为所述第二像素光学状态。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述像素通过与环境的光学状态形成对比的所述第一像素光学状态或所述第二像素光学状态来提供图像的形成。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述环境包括所述支撑层以及处于所述第二光学状态的像素。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一像素光学状态提供与所述支撑层上的或要提供在所述支撑层上的周围液体的不透明度不同的不透明度。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二像素光学状态不同于所述第一像素光学状态。

8.根据权利要求1所述的装置，其中疏液性元件在所述支撑层上相邻地布置，以提供像素图案的形成，所述像素图案考虑到了在与所述支撑层上的液体相互作用时对在相邻的疏液性元件之间形成的气盾区的大小和形状的控制。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述像素使用微尺度的疏液性元件形成。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置被配置为能够提供一个或多个像素的在所述第一像素光学状态和所述第二像素光学状态之间的可重复切换。

11.根据权利要求1所述的装置，包括在所述支撑层上的液体。

12.根据权利要求1所述的装置，包括在所述支撑层上的基于水的液体，并且所述疏液性元件是疏水性的。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括布置在所述疏液性元件和支撑层上的随机纳米尺度纹理。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述纳米尺度纹理被配置为考虑到了处于第一像素光学状态的气盾区消散为处于第二像素光学状态的多个气盾子区。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关包括加热元件，所述加热元件被配置为在包围所述像素中的一个或多个像素的区中引起空穴现象，以在那些像素区中导致气盾的形成。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述加热元件被布置在：

所述支撑层的内部以直接对所述像素区进行加热以引起空穴现象，并由此导致气盾形成；和/或

所述支撑层的外部以对所述液体进行直接加热，并由此对所述像素区进行间接加热以引起空穴现象，并由此导致气盾形成。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关包括压力层，所述压力层被配置为能够改变设置在所述装置的所述支撑层上的液体的静态压力，并由此导致特定的相应气盾区的塌陷和/或形成。

18.根据权利要求1所述的装置，其中所述疏液性元件中的一个或多个元件被形成为以下的一个或多个形状：

圆柱形、球形、圆顶形、圆锥形、立方形以及立方体。

19.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是以下的一个或多个：

便携式电子设备、蜂窝电话、显示器、以及用于便携式电子设备/蜂窝电话的显示器、或者用于其中一个或多个的模块。

20.一种方法，包括：

对装置的光学状态进行切换，所述装置包括支撑层；以及使用布置在所述支撑层上的疏液性元件的排列形成的多个像素，各个疏液性元件的所述排列被配置为能够在与所述支撑层上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联的气盾区，以提供第一像素光学状态；所述装置还包括开关，所述开关被配置为能够有选择地修改所述相关联气盾区中的一个或多个气盾区，以提供第二像素光学状态，其中切换光学状态的步骤包括控制所述装置的所述开关，以将所述装置从所述第一像素光学状态变换成所述第二像素光学状态。

21.一种非暂时的计算机程序，可存储在计算机可读介质上，被配置为当在处理器上运行时至少执行根据权利要求19所述的方法。

22.一种方法，包括：

制造一种装置，所述装置包括：

提供支撑层、开关以及布置在所述支撑层上的多个疏液性元件的排列，所述各个疏液性元件的排列提供所述装置的多个像素，所述疏液性元件被配置为在与所述支撑层上的液体相互作用时，提供一个或多个相关联的气盾区，以提供第一像素光学状态，并且所述开关被配置为能够有选择地修改所述相关联气盾区中的一个或多个气盾区，以提供第二像素光学状态。

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