[发明专利]一种用于EFD装置的油击穿受控开启系统及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于EFD装置的油击穿受控开启系统及其制造方法，属于EFD显示技术领域。

背景技术

目前，用于文字、图像、视频以及交互界面的显示单元一般采用平板显示结构，在这一领域中，广泛使用的有，例如，微流控显示系统(Electro fluidic display system，EFD)、电泳显示系统（Electrophoretic display system）、平面转换（In-Plane-Switching，IPS）、电渗透显示系统（Elctro-osmosis display system），以及液晶显示LCD等。其中的一部分显示结构采用反射式显示，例如，应用于电子墨水（E ink）或电子纸的EFD。EFD也可称为电湿润显示（Electrowetting display），电润湿是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。所谓润湿是指固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。其中，疏水性表面的湿润效果可以使用电压来改变（故名电润湿），令该表面变得更亲水（湿润）。由于原先疏水的表面现在变得更吸水，原先与疏水表面良好接触的惰性液体，例如油层，不得不改变其形式。这种界面属性控制是电润湿应用的基础。关于电湿润显示原理的应用，在专利WO03071347，以及在出版物《自然》的425383385发表的内容中有详细的描述。

EFD像素单元结构的原理性的结构图如图1a和图1b所示，在电介质层和光刻的下电极5上方设置有像素墙3。最上层的绝缘层具有疏水性，因此也称为疏水绝缘层6。第一液体1（例如油层）在疏水绝缘层6上具有良好的湿润性，因此其用于填充由像素墙3所限定的区域。第二液体2与疏水绝缘层6不湿润，其与油层不相容，其填充单元结构的顶部。

当在电极上施加一电压时，电荷在第二液体2下表面积累，然后其克服电容力击穿油层。通过进一步增加电压，可将击穿的油层往像素区域的一角推挤。如果消除电压，被压缩的油将返回至在施加电压之前的状态。如图1a所示，在施加电压之前，油层填充于图中所在的区域；图1b所示，在施加电压后，油层被推至像素单元结构的一侧。若在油层中添加适当的颜料，例如黑色颜料，在图1a位置，俯视该像素单元，像素呈现不透光的黑色；而在图1b位置，像素透光，如果是反射式显示，则呈现出像素下的反射层的颜色，例如白色。

为了击穿油层，必须使用恰当的电荷强度，其定义为

ρ=ϵVd,]]>

其中V为施加的电压，ε为介电常数，d为厚度。由于工艺上的影响，例如，电介质层的厚度变化以及油层填充的不均匀性，油层表面的电荷强度可能不同。这样将造成以下问题：

1）不同像素的油层的击穿点可能不同；

2）由此击穿的油层的运动无法预测。

在EFD装置工作期间，以上问题将带来缺陷，这是用户所不希望看到的。

此外，现存的像素设计存在严重的滞后效应的问题，如图2所示。水平轴为施加的电压V，而垂直轴为打开的像素区域。施加的电压从零点O增加至开启电压Vth（图中的开启点A），致使油层被第二液体2击穿。在击穿之后，像素中的油的收缩对施加的电压非常敏感，这使打开区域的调制非常困难。当施加的电压超过某个数值时，打开区域变饱和（图中饱和点B）。若施加的电压减少，像素的打开区域则跟随不同的路径（如图中关闭路径BCO所示）减小。这就是所谓的滞后效应。然而，一般希望EFD显示装置中的滞后效应较小，由此像素灰度等级（其按比例地对应像素的打开区域大小）可以容易地通过施加的电压来调制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术问题的缺陷，提供一种具有高亮度漫反射体的显示结构以及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：