CN108152944B - 一种光阀器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光阀器件，包含施力器件，对其接触的物体施加压力，从而对填充区的液体产生一定的压力，造成填充区油墨产生形变被推到一边，使光线通过，当撤去压力后，油墨恢复到铺展状态，光线不能通过基板，通过施力器件施加压力的大小来控制油墨的开口率，从而控制光阀器件的开启和关闭，本发明的光阀器件不需要在器件内施加电场，因此不需要涂覆绝缘层，器件不会因为电流击穿而损坏，不需要再加入间隔物，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其是涉及一种光阀器件。
背景技术
目前，光阀显示开关例如液晶显示、电润湿显示、电泳显示等，主要是利用电场驱动的原理，利用电场控制显示开关器件内的分子或微流体发生翻转或运动，从而控制光通过或者关闭的状态来达到显示的目的。电润湿的光阀开关原理是利用电场左右，改变疏水层的表面性能，从而改变水层在疏水层的接触角，将油墨推开，使光通过。撤掉电场后，油墨层恢复到铺展状态，光不能通过。通过电场控制电润湿过程，来显示图像。
对于所有需要用电场控制的光阀开关，都要用到绝缘层和导电层，并且对所使用的材料体系要求比较严苛，所制造的显示器件的寿命都会因为电场作用而受到影响。基于电润湿原理的光阀开关，由于开关电压由绝缘层和疏水层材料厚度相关，为了减小开关电压，必须减小绝缘层和疏水层的厚度，这就会影响器件的使用寿命，在长时间加电的情况下很容易损毁。为了保证电润湿器件在受到压力作用时油墨层不会碰到基板而产生坏点，必须在电润湿显示器件中加入间隔物来保证其盒间距的均一性能。间隔物的制作工艺时间长，又会影响器件的光学性能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光阀器件。
本发明所采取的技术方案是：
本发明提供一种光阀器件，包括依次设置的基板一、疏水层、像素墙和基板二，所述基板一和所述基板二之间形成填充区，所述填充区内填充有液体，所述液体包括液体一和液体二，所述液体一和所述液体二互不相溶，所述液体一为油墨，还包括施力器件，所述施力器件用于挤压所述液体，从而控制油墨被推开的状态。所述施力器件能够对其接触的物体施加压力，从而挤压填充区的液体，将填充区的油墨推向一边来实现光阀器件的开关，通过控制施加压力的大小能够控制油墨的开口率，从而控制光阀器件的开关。
在一些实施例中，所述施力器件包括压片和链接在压片上的压电控制开关，所述压片设置于所述基板二上与所述基板一相对的一面，所述压电控制开关包括信号输入端，通过控制所述信号输入端输入电压的大小来调控所述压片的形变程度。
在另一些实施例中，所述施力器件为变形薄膜，所述变形薄膜设置于所述基板一与所述疏水层之间，所述变形薄膜在接入电压后产生形变，通过控制所述接入电压的大小控制所述变形薄膜的形变程度。
优选地，所述液体二的粘度大于60cp。
进一步地，所述液体二的粘度大于100cp。
优选地，所述液体二为醇类化合物、聚醇类化合物、聚醚类化合物、离子液体中的一种。
进一步地，所述醇类化合物为乙二醇、丙二醇、戊二醇中的至少一种。
进一步地，所述聚醇类化合物为聚丙醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的至少一种。
进一步地，所述聚醚类化合物为聚十二醚、聚乙二醇醚中的至少一种。
进一步地，所述离子液体为1-(4-磺酸基)丁基吡啶离子液体，1-丁基-3-甲基咪睉林四氢硼酸。
优选地，所述疏水层的水滴接触角大于100°。
进一步地，所述疏水层的水滴接触角≥120°。
优选地，所述油墨的吸光度≥1。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种光阀器件，包含施力器件，所述施力器件对其接触的物体施加压力，从而对填充区的液体造成一定的压力，致使光阀器件中的油墨产生变形，通过控制施力器件施加压力的大小控制油墨的开口率，从而控制光阀器件的开关。由于本发明的光阀器件不需要在器件内施加电场，因此不需要涂覆绝缘层，器件不会因为电流击穿而损坏，不需要再加入间隔物，使用寿命长。
附图说明
图1为施力器件未施加压力下实施例1中的光阀器件的结构示意图；
图2为施力器件施加压力下实施例1中的光阀器件的结构示意图；
图3为施力器件未施加压力下实施例2中的光阀器件的结构示意图；
图4为施力器件施加压力下实施例2中的光阀器件的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1和图2，图中入射光和反射光方向代表眼睛观察方向，本实施例提供一种光阀器件，包括依次设置的基板一1、疏水层2、像素墙3、基板二4和施力器件，所述施力器件包括压片8和链接在压片8上的压电控制开关(图中未画出)，所述压片8设置于基板二4上与基板一1相对的一面，所述压电控制开关包括信号输入端，根据信号输入端输入电压的大小控制压片的形变程度，以对基板二4产生对应压力，所述基板一1和所述基板二4之间通过封胶框5形成填充区，所述填充区内填充有液体一和液体二7，所述液体一为油墨6，由染料或纳米分散染料溶于非极性溶剂(或者弱极性溶剂)制成，优选染料或纳米分散染料的溶解度大于2mol/L，其中非极性溶剂可以为烷烃类如辛烷、十烷等，优选非极性溶剂的密度小于1g/mL，所述液体二7与所述油墨6互不相溶，也不溶解油墨中的染料或纳米分散染料。当施力器件接通电源时，压电控制开关控制所述压片8产生一定的形变，从而导致所述压片8对其接触的基板二4施加压力，使基板二4产生微变形，挤压填充区内的液体使所述油墨6产生形变，油墨6被推开，使光线通过基板一(图2中未画出透射光线)从而显示图像，当压力撤去后，油墨恢复到铺展状态，光线不能通过基板一，通过控制压电控制开关信号输入端输入的电压的大小控制压片的形变量，从而控制油墨被推开的状态，进而控制光阀器件的开关。
所述像素墙3围成像素格，像素格越小油墨层越薄，油墨破裂所需要的压力就越小，油墨的开口率随着压力的增加而增加，最大开口率可以达到80％。
上述光阀器件的制备过程为：取基板一1，所述基板一1为玻璃基板，清洗干净并在120度烘干3小时，通过旋涂方式在玻璃基板上涂覆浓度为3％的AF1600形成疏水层2，所述疏水层2的水滴接触角大于100°，然后将涂有疏水层2的基板一1置于洁净烘箱内160度烘干3小时，得到疏水层2的膜厚20-50微米。用离子蚀刻的方法制备得到像素格为100×100微米，高度为5微米的像素墙，随后在洁净烘箱内160度烘烤3小时。通过自组装的填充方式将油墨6和液体二7填充进带有像素格的基板一，所述油墨6的吸光度≥1，所述液体二7为醇类化合物如乙二醇、丙二醇等，所述液体二7的粘度大于60cp。通过喷墨打印的方式将油墨打进像素格内，并保证油墨厚度小于像素格的高度。将印刷好封胶框5的基板二4与填充完毕的基板一1贴合，所述基板二4为透明光学玻璃。压片8用光学胶水贴于基板二4上的对应于显示区域的中心位置，通过控制压力大小，控制光阀器件的开关。
本实施例提供的光阀器件，由于施力器件的压片对应于多个像素格的上方，因而能够实现大面积控制光阀器件的开启和关闭。
实施例2
参见图3和图4，图中入射光和反射光方向代表眼睛观察方向，本实施例提供一种光阀器件，包括依次设置的基板一1、施力器件8、疏水层2、像素墙3和基板二4，所述基板一1和所述基板二4之间形成填充区，所述填充区内填充有油墨6和液体二7，所述液体二7与所述油墨6互不相溶，所述施力器件8为变形薄膜，在接入电压后所述变形薄膜发生变形，通过自身的形变对其接触的疏水层2施加压力，从而对填充区内的液体造成一定的压力，填充区内填充的液体受到挤压，粘度大的液体二7将油墨6挤压到一个角落，有光线通过基板一(图4中未画出透射光线)，从而显示图像，此时光阀器件处于光阀开关开启的状态，当撤去电压后施力器件8恢复初始状态，对其接触的疏水层2没有作用力，油墨恢复到铺展状态，光线不能通过基板一，通过控制接入电压的大小调控施力器件8对疏水层2施加压力的大小，从而改变油膜受挤压的力度来控制油墨的开口率大小，进而控制光阀器件的开关。
上述光阀器件的制备过程为：取一基板一1，所述基板一1为ITO导电玻璃，清洗干净并在120度烘干3小时，将变形薄膜贴于ITO导电玻璃上，在变形薄膜表面上通过旋涂方式将浓度为3％的AF1600旋涂形成疏水层2，优选地所述疏水层2的水滴接触角≥120°，然后置于洁净烘箱内160度烘干3小时，得到疏水层2的膜厚20-50微米。用离子蚀刻的方法制备得到像素格为100*100微米，高度为5微米的像素墙，随后在洁净烘箱内160度烘烤3小时。通过喷墨打印的方式在像素格内打印5微米厚的油墨6，所述油墨6的吸光度≥1，再在油墨层上打印80微米厚的液体二7，所述液体二7为聚醇类化合物如聚乙二醇、聚丙醇等，所述液体二7的粘度大于100cp。然后用印有100微米厚的封胶框的基板二4将光阀器件进行封装，所述基板二4为柔性透明PET薄膜，封胶框的高度与像素墙的高度一致，以保证封装后的像素墙与基板二接触，将液体二和油墨密封在每一个像素格内。
本实施例提供的光阀器件，能够精确控制单个像素格，得到可以单个像素格控制的光阀器件。
实施例3
本实施例提供一种光阀器件，与实施例1相同，不同之处在于，填充区填充的液体二为聚醚类化合物如聚十二醚、聚乙二醇醚等。
实施例4
本实施例提供一种光阀器件，与实施例2相同，不同之处在于，填充区填充的液体二为离子液体如1-(4-磺酸基)丁基吡啶离子液体，1-丁基-3-甲基咪睉林四氢硼酸等。
Claims (10)
1.一种光阀器件，其特征在于，包括依次设置的基板一、疏水层、像素墙和基板二，所述基板一和所述基板二之间形成填充区，所述填充区内填充有液体，所述液体包括液体一和液体二，所述液体一和所述液体二互不相溶，所述液体一为油墨，还包括施力器件，所述施力器件用于挤压所述液体，从而控制油墨被推开的状态，所述施力器件包括压片和链接在压片上的压电控制开关，所述压片设置于基板二上与基板一相对的一面；或者所述施力器件为变形薄膜，所述变形薄膜在接入电压后发生变形，所述变形薄膜设置于所述基板一和所述疏水层之间。
2.根据权利要求1所述的光阀器件，其特征在于，所述液体二的粘度大于60cp。
3.根据权利要求2所述的光阀器件，其特征在于，所述液体二的粘度大于100cp。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光阀器件，其特征在于，所述液体二为醇类化合物、聚醇类化合物、聚醚类化合物、离子液体中的一种。
5.根据权利要求4所述的光阀器件，其特征在于，所述醇类化合物为乙二醇、丙二醇、戊二醇中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的光阀器件，其特征在于，所述聚醇类化合物为聚丙醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的光阀器件，其特征在于，所述聚醚类化合物为聚十二醚、聚乙二醇醚中的至少一种。
8.根据权利要求1-3、5-7任一项所述的光阀器件，其特征在于，所述疏水层的水滴接触角大于100°。
9.根据权利要求8所述的光阀器件，其特征在于，所述疏水层的水滴接触角≥120°。
10.根据权利要求9所述的光阀器件，其特征在于，所述油墨的吸光度≥1。
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