专利名称：显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括在第一透明支撑板和第二支撑板之间的空间内不互相混合的至少一种第一流体和一第二流体的光开关，该第二流体是导电性的或极性的。
特别地，本发明涉及一种包括具有在第一透明支撑板和第二支撑板之间的空间内不互相混合的至少一种第一流体和一第二流体的象元(象素)的显示器件，该第二流体是导电性的或极性的。
光开关可用于快门应用、光阑中，还可用于例如显示器应用中的可转换的滤色器中。
类似TFT-LCD的显示器件用于膝上型计算机以及管理器(organizer)中，而且发现在GSM电话机中的应用日益广泛。代替LCD，例如(聚合物)LED显示器件也正被使用。
除了这些以外，通过目前其它显示器技术充分形成的显示效果逐渐形成例如电泳显示器，其适用于纸张白色(paper white)应用中。
本发明基于被称为电湿润(electro-wetting)的原理。本发明提供使用该原理的新方式，其中在第一状态中流体之一邻近第一支撑板的较大部分以及在第二状态中另一种流体至少部分地邻近第一支撑板。
如果例如一种(第一)流体是(带有颜色的)油以及第二(另一种)流体是水(归因于界面张力)那么提供了包括水层和油层的两层系统。然而，如果在水和第一支撑板上的电极之间施加电压，那么油层由于静电力的原因移动到旁边或分散。由于部分水现在渗入油层，因此象元变得部分透明。
基于该原理的显示器件已经在PCT申请WO 03/00196(PH-NL02.0129)中被描述。在该申请所示的大部分实施例中，象元对应限定的空间(例如基本闭合空间)以及在第二状态中另一种流体基本上完全邻近第一支撑板。在该申请所示的一个实施例中描述了其中象素壁没有横跨整个象素厚度延伸的象元。
然而，实际上这些象素壁具有一定的约80μm或更多的壁高度，其尤其对小象素的光学性能具有严格意义。由于接近该壁的区域在较高入射角(incoming angle)下无助于象素亮度，因此这种象素壁的存在结果形成有效减小的象素区。因此，总象素将变得不太亮。对于较小的象素来说这种亮度降低将更严重。壁高度为约80μm时，对于500μm×500μm的象素来说亮度损失为约10-15％。
此外，该壁通常粘接到下表面。该下表面通常是含氟聚合物表面，因此由于含氟聚合物是非常疏水性的事实的原因，利用机械的结合相当弱。而且该壁和含氟聚合物表面之间的粘接剂易于移动到象素区内。在这种情况下，由于油从粘接剂表面被排斥，因此油将不覆盖该部分象素。这些区域引起在“黑色”断开状态(“black”off-state)中反射率相当大地增加，由此降低了光学对比度。
本发明的目的之一是解决至少部分上述问题。
为此目的，根据本发明的光学器件包括在所述空间内的一个支撑板处的对第二流体较小可湿性的表面区域，该较小可湿性表面区域被具有较大可湿性表面区域的区域包围。
虽然不是严格必需的，但较小可湿性表面区域优选被在壁上提供的较大可湿性表面分开。
通过将壁降低到20μm的厚度或更小，器件可在收缩时的油高度实际上大于实际壁高度的范围内工作。发明者已经用实验的方法证实由于在壁的底部处油/水界面的阻塞的原因，油保留在象素内。在显示器应用中，当两个象素被转换时相邻象素内的油混合的可能性可通过合并例如借助电磁力来控制的油运动而被避免。
参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其它方面将显而易见并将被阐明。
在附图中
图1是显示器件的一部分的横截面图，以便示出根据本发明的显示器件所根据的原理，图2是另一个根据本发明的显示器件的一部分的横截面图，图3是根据本发明的显示器件的一部分的横截面图，而图4是根据本发明的另外的显示器件的一部分的平面图以及图5是沿图4中的线V-V的横截面图。
这些图是概略的并且没有按比例绘制。对应元件通常用相同的参考数字表示。
图1示出了显示器件1的一部分的横截面图，其示出了根据本发明的显示器件所根据的原理。在两个透明基板或支撑板3，4之间提供不互相混合的第一流体5和第二流体6。第一流体5是例如烷，如十六烷或如在该实例中是(硅酮)油。第二流体6是导电性的或极性的，例如水或盐溶液(例如水和乙醇的混合物中的KCl溶液)。
在第一状态中，当无外加电压施加时(图1a)，流体5、6邻近例如玻璃或塑料的第一和第二透明支撑板3、4。在第一支撑板3上提供例如铟(锡)氧化物的透明电极7以及中间的较小可湿性(疏水性)层8，在该实例中为非晶含氟聚合物(AF 1600)。
当(电压源9)经由互连20、21施加电压时，层5移动到旁边或分散成小液滴(图1b)。当静电能增加大于表面能损失时，由于形成弯曲的表面的原因出现这种情况。作为非常重要的方面，发现覆盖支撑板3的连续膜5和毗邻壁的膜2之间的可逆转换借助电转换装置(电压源9)来实现。
图2示出了根据本发明的显示器件的实施例，其中为了清楚起见分开的象元之间的壁较大部分已被省略。在该实施例中，象素壁13没有横跨整个象素厚度延伸。这种壁可通过现有技术中已知的胶版印刷或其它印刷技术来得到。看起来油膜5非常稳定，其甚至进一步随着象素尺寸的减小而被增强。因此在转换期间，油保持受限制在每个区域中。其它参考数字具有与图1中的那些相同的意义。
层13在该实例中为大约20μm厚或更小并且包括对第一流体较大可湿性(疏水性)的下面部分13b和上面的较小可湿性(亲水性)部分13a(见图3)。这样，借助油润湿象素壁的下面部分保证了均匀的光学断开状态。接着当象素被激活时，由于较小可湿性(亲水性)的上面部分的原因油移动的可逆性也被保持。特别地，已经发现较小可湿性(亲水性)部分(或表面部分)对于好的转换来说是基本的。
厚度为约20μm或更小的层相对于80μm的层来说是一种显著改进，产生改善的亮度和速度。此外，由于没有粘接剂，油覆盖整个象素区，改善了光学对比度。层13或层各部分13a、13b在该实例中被印刷。印刷工艺非常简单并且是灵活的，由此大大便于在高分辨率下制造电润湿(electrowetting)显示器。在这种印刷工艺中，或许有利的是使用预处理的基板，例如使用O2的反应离子刻蚀步骤以使它变得更亲水性。
在图4、5的显示器中，各个象素区之间的分开区已通过例如借助激光辐射、UV-臭氧处理或氧-等离子体处理使衬底的象元间区域13’对第一流体变为较小可湿性(亲水性)而被集成到衬底内。图4、5中的另外的参考数字具有与其它实例中的那些相同的意义。当两个象素都转换到透明状态时相邻象素内的油混合的可能性通过引入借助电磁控制的受控油运动，在这种情况下是通过使孔17处于电极7内而被避免。
对原理进行多种改变是可能的。虽然已经描述了透射器件，但显示器可通过添加如图3的虚线14所示的反射器而成为反射的。此处选择的电极结构仅是实例。可选择例如圆形几何形状的其它电极结构。这种圆形几何形状用于例如快门应用和光阑中。
本发明在于每个新特有性能和特有性能的每个组合。权利要求中的参考数字并不限制它们的保护范围。使用动词“包括”及它的动词变化并不排除存在除了权利要求中所述的那些之外的元件。在元件前使用冠词“一”或“一个”并不排除存在多个这种元件。
权利要求
1.一种包括在第一透明支撑板(3)和第二支撑板(4)之间的空间内不互相混合的至少一种第一流体(5)和一第二流体(6)的光开关，该第二流体是导电性的或极性的，在支撑板的至少其中一个上的器件包括在所述空间内的对第二流体较小可湿性的表面区域，该较小可湿性表面区域被具有较大可湿性表面区域的区域包围。
2.根据权利要求1的光开关，其中较小可湿性表面区域被在壁(13)上提供的较大可湿性表面(13a)分开。
3.根据权利要求2的光开关，其中壁的下面部分借助第一流体变为较大可湿性。
4.根据权利要求2的光开关，其中壁具有至多20μm的高度。
5.一种包括具有在第一透明支撑板和第二支撑板之间的空间内不互相混合的至少一种第一流体和一第二流体的象元的显示器件，该第二流体是导电性的或极性的，象元具有根据权利要求1或2的光开关。
6.一种用于制造根据权利要求1或2的光学器件的方法，其中借助激光辐射、UV-臭氧处理或氧-等离子体处理使该一个支撑板的至少一部分变为较小可湿性。
7.一种根据权利要求6的用于制造光学器件的方法，其中该一个支撑板通过铸模而设有壁。
8.一种用于制造根据权利要求1或2的光学器件的方法，其中借助印刷法形成该一个支撑板的较小可湿性部分。
9.一种根据权利要求8的方法，其中衬底借助反应离子刻蚀被预处理。
全文摘要
一种具有至少两种不同状态的光开关，例如基于层分裂或层置换的显示器件，其中在第一状态中流体之一(5)例如油至少邻近第一支撑板(3)并且在第二状态中另一种流体(6)至少部分地邻近第一支撑板，其中象元被具有亲水性表面的区域(13)分开。
文档编号G02B6/35GK1791823SQ200480013819
公开日2006年6月21日 申请日期2004年5月13日 优先权日2003年5月22日
发明者R·A·哈耶斯, B·J·菲恩斯特拉, L·M·哈格, R·M·沃夫, E·V·莫克斯, P·G·C·耀内奥, I·G·J·坎普斯, L·J·M·施兰根 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司