[发明专利]电润湿显示器

说明书

本发明涉及电润湿显示器。

一个世纪前就已经知道两个不混溶电介质之间的界面张力可以通过在这些电介质间施加电势来控制；例如，见Lippmann，M.G.，Ann.Chim.Phys.，5，494(1875)。很久以前就已经知道施加的电势(V)和得出的表面张力(γ)之间的数学关系可以用李普曼(Lippmann)公式表达：

γ＝γ₀-0.5cV²

其中，γ₀是基本为零电荷时(即，当在固体的表面没有电荷时)固体-液体界面的表面张力，假设电荷层可以模拟为对称的赫尔姆霍茨电容器，c是单位面积的电容。还已经研发了电渗透和电毛细管显示器；所有这些类型的显示器依赖于电场存在下液体的润湿特性的改变。例如见Sheridon，N.K.，“Electrocapil1ary Imaging Devices forDisplay and Data Storage”，Xerox Disclosure Journal1979，4，385-386；和美国专利No.5,956,005；5,808,593；5,757,345；5,731,792；5,659,330；4,569,575；6,603,444；以及6,449,081。Richard B.Fair和他的同事们在Duke大学研发了使用该原理的各种显示器；例如，见http://www.ee.duke.edu/Research/microfluidics。

最近，发现电润湿装置中电极和液体之间的薄电介质层(由此形成“电介质上的电润湿”装置)可以仿效常规电润湿装置中的电双层。该电介质层可以阻隔电子传输同时维持界面的高的电场，该电场导致施加电压时电荷的再分布。使用疏水的电介质和含水的液体提供了大的初始接触角，以及当电润湿时接触角的大的改变空间。而且，通过采用液体和电极之间的电介质层，事实上可以使用任何种类的液体，而不管界面的极性如何；见Moon，H.等在J.Appl.Phys，2002，92，4080上发表的“Low voltage electrowetting-on-dielectric”。

荷兰Eindhoven的Philips研究实验室的研究人员描述了一种电润湿显示器，声明能用于视频速率应用；见Nature，425，383(2003)和国际专利申请WO 2004/068208；WO 2004/027489；和WO 03/071346。该显示器属于电介质类型的电润湿，在它的底部使用具有透明电极的单元，该透明电极布置在白色衬底上。电极被疏水的电介质层覆盖。该单元还包含带颜色的(着色的)油和水。当没有施加电压时，带颜色的油润湿疏水电介质，所以颜色呈现油的颜色。然而，当在透明电极和与水接触的第二电极之间施加电压时，油移动到像素的一小部分，所以像素的主要部分呈现衬底的白色。通过分割像素成三个子像素可以实现CMYK色彩方案，每个子像素具有白衬底，但每个子像素具有两个不同颜色的油层，例如青色和洋红色。

这类显示器存在很多问题。因为油到像素的一小部分的限制仅在施加场的时候保持，所以该显示器不是双稳态的。当显示器用于连续地显示视频时这不是严重的问题，但存在这样的应用情况，其中特别是在便携式装置中，用户希望暂停视频并且检查独立帧，这时如果显示器是双稳态的话则是有利的，使得可以完成每个独立帧的检查而不连续消耗电池中的耗用功率。在一小部分像素中油的可见度减小了显示器的对比度。使用溶解在油中的染料可以导致长期的问题，这是因为溶液中的大多数染料由于长期暴露于辐射将产生不利影响，该辐射一般导致染料的褪色。这在依赖使用不同颜色的油的显示器中可能是特殊的问题，这些油褪色的速度不同，所以随着时间的流逝，显示的颜色可能偏移。

本发明涉及电润湿显示器的各种改进，这些显示器减少或消除了上述问题。

一个方面，本发明提供一种显示器，包括：

衬底；

与所述衬底相邻的第一流体，所述第一流体吸收至少一种光波长；

与所述第一流体不混溶的透光第二流体；

至少一个电极，用于施加电场到所述第一流体；以及

隐蔽部件，与所述衬底隔开并由基本不透明材料制成，

在没有电场时，使得所述第一流体覆盖衬底的第一区域，但一旦通过该至少一个电极施加电场到第一流体时，所述第一流体移动到小于所述第一区域的第二区域，并且基本限制在所述隐蔽部件和衬底之间，所以隐蔽部件基本隐蔽第一流体，防止从距离衬底的隐蔽部件的相对侧观看显示器的观察者看见所述第一流体。