CN104238106A - 扭转球显示面板 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种扭转球显示面板，包括：第一基板和第二基板，第一基板和第二基板相互面对的一侧面上分别形成有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别用于提供第一电位和第二电位。在第一基板和第二基板之间的空间设置有多个腔体，腔体内填充有液体球。液体球包括带有不同表面电荷的第一液体和第二液体，第一液体和第二液体为互不相溶、不同颜色的液体。液体球能够在第一电位和第二电位形成的电场的驱动下旋转以显示预定的颜色。该显示面板结构简单，易于实现。

Description

扭转球显示面板

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及到一种扭转球显示面板。 

背景技术

显示技术深刻影响着人们的生产生活，电子墨水和电子纸的出现无疑将引起显示领域的一场革命。双色球(Gyricon)的扭转球显示器，在文献中已被广泛描述，例如专利号为US4126854的美国专利公开了扭转球显示器的技术方案。Gyricon显示器系统由约300微米厚的弹性体的主层组成，大量地填充旋转固体，通常球体，直径几十微米(通常100微米)。每个旋转球(固体)具有对比色半部分，例如黑色和白色。旋转球(固体)置于填充有油的腔体中，旋转球(固体)在腔体内旋转改变显示的颜色。 

这种采用固体球旋转方式改变颜色的不足之处在于：为了使得旋转球在电场力的作用下能够旋转，由于腔体的容积必须大于旋转球的体积，并且应留有旋转球运动的空间，而留出的空间会导致旋转球在旋转的过程中出现晃动；同时，这也限制了旋转球球体的体积；此外，由于旋转球是固体，因此，旋转球在旋转的过程中，有可能会粘附在空腔的内壁上而导致旋转困难。 

发明内容

本申请提供一种扭转球显示面板，以提供一种新的显示方案。 

该扭转球显示面板包括： 

第一基板和第二基板，第一基板和第二基板相互面对的一侧面上分别形成有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别用于提供第一电位和第二电位。 

在第一基板和第二基板之间的空间设置有多个腔体，腔体内填充有液体球。 

液体球包括带有不同表面电荷的第一液体和第二液体，第一液体和第二液体为互不相溶、不同颜色的液体。 

本申请的有益效果是：根据本申请提供的扭转球显示面板，通过在腔体内填充两种不同颜色的液体球，两种液体具有不同的表面电荷，使得两种液体球能够在电场的作用下扭转，从而显示当前需要显示的颜色。该扭转球显示面板结构简单，易于实现。此外，由于液体球为液体，能够避免液体球粘附在腔体内壁上，以使得液体球能够在腔体内灵活扭转。 

附图说明

图1a和1b为本申请实施例公开的一种显示面板结构简图，其中： 

图1a为该显示面板侧视图； 

图1b为该显示面板正视图； 

图2为本申请实施例公开的显示面板中一个显示像素结构简图； 

图3为本申请实施例第一液体和第二液体位置状态示意图； 

图4a、4b和4c为本申请实施例液体球工作状态示意图，其中： 

图4a为初始状态液体球的状态示意图； 

图4b为切换状态过程中某时刻示意图； 

图4c为切换状态稳定后液体球的状态示意图。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。 

本申请文件中，在未作特别说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。 

颜色C1、颜色C2：针对单个液体球区分颜色的标记。对于既定的液体球，应当具有两种颜色，这两种颜色可以根据需要设置，对于不同的液体球，标记的颜色C1(或颜色C2)可能相同，也可能不同。 

请参考图1a、图1b和图2，图1a和图1b为本申请实施例公开的一种扭转球显示面板，图2为该显示面板一个显示像素结构简图，扭转球显示面板包括：第一基板51和第二基板52。其中，第一基板51和第二基板52相互面对的一侧面上分别形成有第一电极31和第二电极32，在第一基板51和第二基板52之间的空间设置有多个壳体1，壳体1内具有腔体4，腔体4内填充有液体球2。 

液体球2包括带有不同表面电荷的第一液体21和第二液体22，且第一液体21和第二液体22为互不相溶、不同颜色的液体，第一液体21和第二液体22各显示一种颜色，在本实施例中，第一液体21显示颜色C1，第二液体22显示颜色C2。 

第一电极31和第二电极32分别用于提供第一电位和第二电位。第一电位和第二电位与显示数据相关，例如将第一电极31作为公共电极，提供基准电位，而第二电极32作为数据电极，根据显示数据提供不同的电压，从而在第一电极31和第二电极32之间形成与显示数据相关的电位差。使得第一电极31和第二 电极32之间产生电场。 

在具体的实施例中，多个腔体4构成m行n列的显示阵列，其中，m和n分别为正整数，每个腔体4对应一个像素。由于第一液体21和第二液体22具有不同的表面电荷，具备各自的相间电位，因此当第一电极和第二电极之间因电位差变化导致电场变化时，液体球2在电场的驱动下发生旋转，以将预定颜色的一面转向显示面板的显示面，显示预定的颜色。所称显示面为显示面板面向观看者的一面。 

需要说明的是，由于第一液体21和第二液体22互不相溶，第一液体21和第二液体22之间也会形成一层液-液接触面20，并且在常态时(未施加外力)，第一液体21和第二液体22分别位于液-液接触面20的两侧，不会溶于对方。 

在优选的实施例中，第一液体21为极性液体(例如水，聚二甲基硅氧烷等)，第二液体22为非极性液体(例如烃，烷等)。极性液体、非极性液体和腔体内壁三者相互接触，极性液体和非极性液体相对于腔体内壁形成不同的界面电位(即相间电位)，所以球形液体的极性液体和非极性液体具有不同的电位，在电学上呈现各向异性。极性液体和非极性液体分别具有不同的颜色，在电极间电场的作用下球形液体可以做选择性的扭转(或旋转)而形成图像。 

极性液体和非极性液体的颜色可以由颜料或带色颗粒产生，两种不同的颜色要具有遮盖性。 

需要说明的是，在驱动液体球2旋转时，第一电位和第二电位应具有电位差，例如第一电极31输入的电位为高电平，则第二电极32输入的电位为低电平；当然也可以是第二电极32输入的电位为高电平，第一电极31输入的电位为低电平。所称高电平和低电平为针对第一电极31和第二电极32两者的相对概念，该电位差在第一电极31和第二电极32之间能够形成需要的电场，该电场与显示数据有关。 

在未加电场的情况下，界面电位或相间电位自动形成。假定水带负电荷，油带正电荷，相应的容器内壁带有等量的相反电荷，液体球的两半球是任意方向，处于一种平衡位置。液体球两边的电极施加电场，在电场作用下，液体球根据两侧的液体所带的电荷而发生扭转，并趋向新的位置平衡。改变电场方向，在电场作用下液球会扭转180°。即使水和油都带负电荷，容器内壁带等量正电荷，但是水所带的负电荷量与油带的负电荷量是不均等的，在电场作用下，带负电量大的半球会竞争性趋向正极，同样会做扭转180°。例如当第一电极31和第二电极32之间的电场由第一电极31指向第二电极32时，第一液体21位于液-液接触面20的上方，第二液体22位于液-液接触面20的下方；切换第一 电极31和第二电极32之间的电场方向时，根据物理学原理，第一液体21和第二液体22会互换位置，此时，第一液体21位于液-液接触面20的下方，第二液体22位于液-液接触面20的上方。根据这一原理，可以预先设置第一液体21和第二液体22的颜色，并通过切换第一电极31和第二电极32之间的电场方向来实现当前预显示颜色的切换。 

为了加强相间电位，可以在第一液体21和第二液体22溶入相应的带电颗粒，如向第一液体21添加第一带电颗粒，向第二液体22添加第二带电颗粒，所称第一带电颗粒和第二带电颗粒具备相异的电荷性质，譬如第一带电颗粒为负电，第二带电颗粒为正电。 

本实施例中，至少面向观看者的基板和电极(例如第一基板51和第一电极31)是透明的，壳体也是透明的，壳体可选用透明不导电材料构成，例如树脂，塑料等。在一种具体实施例中，第一液体21和第二液体22的颜色可以通过反射环境光的方式显示，第一液体21或第二液体22在环境光的照射下，会反射出自身颜色的光；在另一种具体实施例中，第一液体21和第二液体22的颜色也可以通过主动发光的方式实现，第一液体21和第二液体22本身发出相应颜色的可见光，当第一液体21或第二液体22转动到靠近第一基板51的区域时，其发出的可见光能够被用户感知。 

在优选的实施例中，壳体1内的腔体4为旋转体结构，从而更利于液体球在腔体4内旋转。旋转体优选为球体。 

为了增加预显示颜色的亮度，还可以选择性地在第一液体21添加能够溶于第一液体21的第一荧光物质，和/或在第二液体22中添加能够溶于第二液体22的第二荧光物质。需要说明的是，第一荧光物质和/或第二荧光物质应当与第一液体21和/或第二液体22所表征的颜色相适应，例如，第一液体21所表征的颜色C1为红色，则第一荧光物质应优选为红色或者无色。通过增加第一荧光物质和/或第二荧光物质，还能实现第一液体21和/或第二液体22实现主动发光的功能。 

请参考图3，由于第一液体21和第二液体22互不相容，因此，当壳体1足够小时，在第一液体21和第二液体22在各自张力的作用下，第一液体21和第二液体22能够很好地分布在液-液接触面20的两侧。但是，由于表面张力的作用，使得液-液接触面20形成较大的弯曲，为了减少该弯曲的曲率，降低液-液接触面20的弯曲程度，在一种具体实施例中，第一液体21和第二液体22应优选具备相似张力的流体；在优选的实施例中，还可以向第一液体21和/或第二液体22中添加适量的表面活性剂和/或助表面活性剂以调整液-液接触面20的弯曲 度。 

需要说明的是，壳体1的腔体内壁对液体球2的电位形成有较大影响，此外也会对液体球2的运动造成一定的粘滞作用。因此，在优选的实施例中，壳体1可以优选采用中性(不亲油也不亲水)绝缘的材料制备，一方面，可以减少对液体球2电位的影响，使得第一液体21和第二液体22各自的电位更为单纯，并且具备更好的电位差；另一方面，采用中性绝缘的材料制备的壳体1，使得其内壁对液体球2的粘滞作用减小，有利于液体球2在电场作用下旋转或扭转等的运动。需要说明的是，带有腔体的壳体1的制备方法可以采用现有的技术方案，例如微胶囊技术，或微杯技术等。 

第一液体21和第二液体22可以分别采用单一的极性液体和非极性液体制得，也可以分别采用不同液体混合调制的方式制得。一般情况是：极性液体(例如水)比非极性液体(例如油)比重大，如果液体球的极性和非极性部分比重不一样，那么重力会影响液体球的扭转方向，重的半球会趋向地心方向，会影响显示效果。一种优选的方式为：第一液体21和第二液体22应调制成具备相近密度的两种液体。举例说明，假设第一液体21为极性液体(例如水)，第二液体22为非极性液体(例如烷或者烃)，显然第一液体21的密度大于第二液体22。为了使得第二液体22的密度与第一液体21的密度相当。以提高第二液体22密度的方式为例说明，可在非极性液体烷或烃中按一定比例混合比重大于水的硅油，从而调制出与水密度相当的非极性液体。此外，采用这种方式调配也能降低第二液体22的粘度。当然，在其它实施例中，也可以采用其它的调配方案。需要说明的是，本实施例中，第一液体21和第二液体22密度相近是指第一液体21和第二液体22具有大致相等的密度，而并未限制第一液体21和第二液体22的密度完全相等，可以根据需要设置可接受的密度差范围，只要第一液体21和第二液体22的密度差落在设置的密度差范围内，则可认为第一液体21和第二液体22密度相近。 

请参考图4a、4b和4c，以腔体4优选球体为例对液体球2切换显示颜色的过程进行说明。第一液体21带负电，显示的颜色为颜色C1；第二液体22带正电，显示的颜色为颜色C2。 

请参考图4a，在初始状态。第一电极31的电位高于第二电极32的电位，优选的，第一电极31为正电，第二电极32为负电，因此，第一电极31和第二电极32之间形成的电场E1为由第一电极31指向第二电极32。在电场E1的作用下，第一液体21位于第二液体22的上方，靠近第一电极31，因此，当前显示的颜色为第一液体21的颜色，颜色C1。 

请参考图4b，切换状态。第一电极31和第二电极32根据显示任务(例如欲显示颜色C2)，切换电场。根据显示任务，第一电极31的电位与第二电极32的电位大小关系互换，即第二电极32的电位高于第一电极31的电位，此时，第一电极31和第二电极32之间形成了新的电场E2，新的电场E2为由第二电极32指向第一电极31。在新的电场E2电场力驱动下，液体球2(第一液体21和第二液体22)开始旋转，具体旋转为：带负电的第一液体21向第二电极32转动，带正电的第二液体22向第一电极31转动。 

请参考图4c，终止状态。第一液体21和第二液体22在电场力驱动下转动过程中，最终会在新的电场E2达到一个平衡点。在该平衡点，第二液体22位于第一液体21的上方，靠近第一电极31，因此，在终止状态，显示的颜色为第二液体22的颜色，颜色C2。至此，完成了一次显示颜色切换的任务。 

显示面板可以根据需要设置成黑白显示，也可以设置成彩色显示。在一种具体实施例中，当进行黑白显示时，显示阵列中的液体球2都配置成黑色和白色，具体为：第一液体21的颜色为黑色，第二液体22的颜色为白色。在另一种具体实施例中，也可以根据所要实现的显示任务，利用液体球2之间的协同来实现液体球2显示的彩色化。譬如每个液体球2中设置三原色颜色(红、绿、蓝)的两种，并对这些三原色的液体球2按照条形、三角形、多边形或者交错式等布局方式组成显示阵列，从而实现彩色显示。作为例子，条形布局可与现有常规像素布局类似，具体可如下： 

R G B R G B 

R G B R G B 

R G B R G B 

交错式等布局方式布局可如下： 

R G B R G B 

B R G B R G 

G B R G B R 

其中，R、G和B分别表示红、绿和蓝三种原色。 

当然，在其它实施例中，也可以在每个液体球2中设置三原色颜色(红、绿、蓝)的一种，譬如每个液体球2的颜色C1配置为红、绿、蓝的一种，每个液体球2的颜色C2可以配置为其它颜色，例如白色或黑色等。而后依据现有的像素布局方式也能够实现彩色显示。 

在优选的实施例中，该显示面板还可以进一步包括面状光源装置7，面状光源装置7设置在显示阵列的外侧。面状光源装置7用于向显示阵列中各液体球2 提供辅助光源，在液体球2采用反光式显示颜色时，面状光源装置7可以弥补环境光弱时光源的不足。 

在其它的实施例中，也可以在两电极之间制作一层固定的透明层，在透明层中形成与像素对应的腔体，在腔体中填充本申请限定液体球。 

采用本实施例提供的液体球显示面板，通过在腔体内设置两种不同颜色的液体球，在外电场的驱动下切换液体球当前需要显示的颜色，提供了显示技术的新方案，结构简单，易于实现。该显示方案不仅适用于黑白显示，通过合理的颜色配置，也适用于彩色显示。 

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。 

Claims (10)

1.一种扭转球显示面板，其特征在于，包括：

第一基板(51)和第二基板(52)，所述第一基板(51)和第二基板(52)相互面对的一侧面上分别形成有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别用于提供第一电位和第二电位；

在第一基板(51)和第二基板(52)之间的空间设置有多个腔体(4)，所述腔体(4)内填充有液体球(2)；

液体球(2)包括带有不同表面电荷的第一液体(21)和第二液体(22)；

第一液体(21)和第二液体(22)为互不相溶、不同颜色的液体。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，第一电位和第二电位之间形成的电场与显示数据相关，所述液体球(2)在第一电位和第二电位之间的电场的驱动下旋转以将具有预定颜色的液体转向显示面板的显示面。

3.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，在第一基板(51)和第二基板(52)之间的空间设置有多个壳体(1)，所述腔体(4)位于壳体(1)内。

4.如权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述腔体(4)为球体。

5.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一液体(21)为极性液体；所述第二液体(22)为非极性液体。

6.如权利要求1-5任意一项所述的显示面板，其特征在于，所述第一液体(21)内还包括溶于第一液体(21)的第一荧光物质，和/或第二液体(22)内还包括溶于第二液体(22)的第二荧光物质。

7.如权利要求1-5任意一项所述的显示面板，其特征在于，第一液体(21)内还包括第一带电颗粒，和/或第二液体(22)内还包括第二带电颗粒。

8.如权利要求1-5任意一项所述的显示面板，其特征在于，第一液体(21)和/或第二液体(22)内还添加有表面活性剂。

9.如权利要求1-5任意一项所述的显示面板，其特征在于，所述第一液体(21)的密度与所述第二液体(22)的密度相近。

10.如权利要求1-5任意一项所述的显示面板，其特征在于，所述多个腔体(4)构成m行n列的显示阵列，显示面板还包括：

面状光源装置(7)，置于显示阵列的外侧，用于向所述显示阵列提供辅助光源。