专利名称：外观修改设备以及用于制造这种设备的方法
技术领域：
本发明涉及外观修改设备以及用于制造这种外观修改设备的方法。
背景技术：
对于许多类型的产品而言，产品的可定制外观可能是所希望的。例如，可能吸引人 的是，能够根据其当前状态定制产品的至少一部分的外观、以直观且吸引人的方式向用户 传递有关产品的当前状态的信息。同样可以被视为对产品的用户有吸引力的是，能够改变 其外观以反映用户的个性或心情等等。依照一个公知的实例，产品的这种可定制外观通过诸如移动电话之类的消费电子 产品上的可交换“皮肤”来实现。这种类型的“皮肤”典型地作为可由产品的用户交换的塑 料壳而提供。同样被建议的是，使用覆盖产品表面的外观修改设备的可电控光学特性来改变产 品的外观。US2004/0189591公开了覆盖可编程遥控器的控制按钮的电泳显示设备形式的这 种外观修改设备的一个实例。根据要通过可编程遥控器控制的部件，调节电泳显示设备以 显示与要控制的特定部件有关的设置。US2004/0189591中公开的外观修改设备以夹在顶部电极层与底部电极层之间的 微胶囊的形式提供。每个微胶囊包含悬浮在透明悬浮介质中的带正电的白色素芯片和带负 电的黑色素芯片。通过在US2004/0189591的外观修改设备中形成适当的电场模式，可以形 成黑白图像，其因此归因于对应按钮。尽管允许修改产品(更特别地，可编程遥控器)的外观，但是US2004/0189591中公 开的外观修改设备并不适合于每个应用。特别地，当由其覆盖的表面本身传递信息时，不能 使用上面描述的外观修改设备的类型。例如，所述表面的至少一部分可能是这样的显示器， 其只是有时是激活的，但是此时必须对于产品的用户清晰可见。
发明内容
鉴于现有技术的上述和其他缺陷，本发明的总体目的是提供一种改进的外观修改 设备，尤其是一种能够切换到透明状态的外观修改设备。依照本发明的第一方面，这些和其他目的是通过一种外观修改设备来实现的，该 外观修改设备用于修改由其覆盖的表面的视觉外观，包括第一和第二相对设置的光学透 明衬底；隔离结构，其将第一和第二衬底隔开，使得第一和第二衬底之间的空间被划分成多 个单元；在每个单元中，具有其中散布的多个颗粒的光学透明流体，这些颗粒可通过施加电 场而在流体中运动；以及第一和第二电极，其被设置成通过跨这些电极施加电压而同时控 制多个单元中每一个单元内的颗粒的分布从其中被外观修改设备覆盖的表面的外观由颗 粒的光学特性确定的散布状态到其中邻近第一和第二电极之一地集中这些颗粒，使得外观 修改设备变得光学透明的状态。
在本申请中，“流体”应当被理解为一种物质，其响应于任何力而改变其形状并且 倾向于流动或者符合流体可能包含于其中的腔室的轮廓。术语“流体”因此包括气体、液体、 蒸气并且当固体和液体的混合物能够流动时包括这些混合物。术语“颗粒”并不限于固体颗粒，而是也包括液滴和流体填充胶囊。第一和第二透明衬底中的任何一个或者二者可以是典型地为片状的光学透明部 件，其上可以形成隔离结构。适当的衬底材料包括例如玻璃、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等。在本文中，“光学透明”介质指的是允许撞击其上的光(可见光谱中的电磁辐射)的 至少一定份额通过的介质。颗粒的光学特性应当被解释为颗粒与撞击到颗粒上的光之间的相互作用效应。例 如，颗粒可以部分地或者基本上完全地反射光、吸收光或者散射光。这些效应中的每一种可 以是并且典型地是波长相关的，由此可以实现彩色效果。本发明基于以下认识能够被控制在透明状态与外观修改状态之间的外观修改设 备可以通过使用透明电泳设备的所谓的平面内切换来有利地实现，使得单元内透明流体中 散布的颗粒可以从其中被覆盖表面的外观通过颗粒的特性而修改的散布状态转到其中颗 粒集中在所述电极之一或二者的附近的状态。通过将颗粒集中在所述电极之一或二者处， 包含颗粒的区域可以大大减小并且使得外观修改设备透明。本发明人进一步认识到，可以通过最大化可以清空颗粒的外观修改设备总区域的 份额来实现外观修改设备的高透明水平，并且这可以通过以下方式实现设置第一和第二 电极，使得多个单元中的颗粒分布可以通过跨电极施加电压而同时控制。已经认识到，基于对液体中散布的颗粒的平面内控制的电泳显示设备本身例如可 从US2003/0214479获悉。然而，这样的显示设备不是透明的，并且此外，每个单元单独可控 以形成显示图像。每个单元(像素)的单独控制需要附加的寻址电极。这样的附加电极通常 占用邻近单元之间的空间，或者需要附加的电极层并且也吸收和/或反射光。这两种效应 限制了可以穿过设备的入射光的份额。因此，即使从可用平面内电泳显示设备获悉的技术 用来实现透明外观修改设备，这样的外观修改设备仍然不会达到通过使用依照本发明的外 观修改设备可实现的透明水平。应当指出的是，流体中散布的颗粒可以带电或者可以不带电。对于不带电颗粒， 通过介电电泳使得颗粒响应于电场的施加而运动，所述介电电泳详细地记载于H. A. Pohl 的"Dielectrophoresis； the behavior of neutral matter in non-uniform electric fields，，，University Press, Cambridge, 1978。在带电颗粒的情况下，大多数颗粒有利地可以具有同号电荷，以便防止相反电荷 的颗粒的聚集(流体的电中性由相反电荷的离子的存在保证)。然而，同样可能有利的是提供作为带正电和带负电颗粒的混合物的颗粒。当将外 观修改设备控制到其透明状态时，颗粒于是根据极性可以在两个电极处聚集。这可以导致 更透明的状态以及更高效地利用每个单元的可控区域。此外，外观修改设备的颜色控制可以通过提供具有第一颜色的第一组带正电颗粒 和具有第二颜色的第二组带负电颗粒而实现。此外，所述颗粒在不存在电场的情况下可以基本上均勻地分布。当施加电场时，颗 粒可以重新分布。或者颗粒运动，直到场被移除，或者进入其中在通过其自身电荷(在电泳的情况下)或偶极子(在介电电泳的情况下)和施加的电场而施加到颗粒上的力之间存在平 衡的状态。关于电泳的更详细描述，参见以下文献
“Principles of Colloid and Surface Chemistry，，，P. C. Hiemenz and R. Rajagopalanj 3rd edition, Marcel Dekker Inc.，New York, 1997，pp. 534-574。为了限制外观修改设备在其光学透明状态下的影响并且同时提供由其覆盖的表 面的外观的有效修改，外观修改设备可以有利地被配置成使得对于每个单元，可由第一和 第二电极控制在颗粒修改状态与透明状态之间的区域和单元的总区域的比值大于70%。如本领域技术人员所理解的，这种比值可通过依照本发明的外观修改设备的各种 不同配置来获得。例如，第一和第二电极中的任何一个或二者可以由诸如ITO (氧化铟锡)、IZO (氧 化铟锌)之类的透明材料、充分薄的金属电极或者类似的公知材料形成。此外，增大每个单元的总区域典型地也将增大可控区域与总区域之间的上述比 值。假设电极和隔离结构的典型最小侧向尺寸为大约10-30微米，给定当前的制造技术，这 是一个合理的假设，那么对于大于0. Olmm2的每个单元的总区域，可容易获得超过70%的希 望的比值。有助于允许实现每个单元的可控区域与总区域之间的大比值的另一因素是可由 第一和第二电极同时控制的单元的数量。通过例如设置第一和第二电极以同时控制至少 100个单元，节省了大量的空间，该空间在其他情况下将需要用来容纳另外的电极，所述另 外的电极在单元之间通过以通往要由其控制的其他单元。在依照本发明的外观修改设备的一个实施例中，第一和第二电极中的至少一个可 以沿着可由电极控制的每个单元的周界的部分至少部分地被隔离结构覆盖。由此，由于单元中的区域的至少部分共享的原因，可以减少隔离结构和第一和/ 或第二电极占用的每个单元中的总区域。这有助于最大化每个单元的可控区域与总区域之 间的比值。此外，隔离结构至少部分地覆盖第一和/或第二电极可以允许颗粒堆积得更靠近 单元的壁，这些壁由隔离结构构成。其结果是，可以进一步增大每个单元的可控区域与总区 域之间的比值。依照本发明的外观修改设备的另一实施例，隔离结构的至少一部分可以是导电 的，并且形成第二电极。因此，实现了与其中第二电极至少部分地被隔离结构覆盖的实施例 相似的有利效果。而且，第一和第二电极可以设置在第一衬底上。因此，可以基本上不对准地或者仅 仅非常粗略对准地设置第二衬底，这有利于外观修改设备的制造。可替换地，第一电极可以设置在第一衬底上，并且第二电极可以设置在第二衬底 上。尽管典型地需要比在第一和第二电极设置在第一衬底上时的情况更精确的对准，但是 可以实现单元中的电场的更有利的配置，由此可以实现第一和第二状态之间的更快速的切换。而且，第一电极可以作为在第一衬底上形成并且被电介质层覆盖的透明导电层而 提供。通过该配置，第一电极可以形成为非图案化导电层并且第二电极可以形成为不使第 一和第二电极短路的后续层中的模式。
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此外，在每个单元中，电介质层可以有利地具有在其中形成的凹口。该凹口应当这 样提供，使得第一电极层被暴露，或者至少仅由非常薄的其余电介质层覆盖，与单元有关的 其余层的厚度条件由以下表达式给出
权利要求
1.一种外观修改设备(10 ；30)，用于修改由其覆盖的表面的视觉外观，包括 -第一(11)和第二(12)相对设置的光学透明衬底；-隔离结构(13 ；32)，其将第一衬底(11)和第二衬底(12)隔开，使得第一衬底(11)和 第二衬底(12)之间的空间被划分成多个单元(15，16 ；31a-c)；-在每个单元(15，16 ；31a-c)中，具有在其中散布的多个颗粒(20)的光学透明流体(19)，这些颗粒可通过施加电场而在流体(19)中运动；以及-第一电极(17a，18a ;33)和第二电极(17b，18b ；32)，其被设置成通过跨这些电极施 加电压而同时控制多个单元(15，16 ；31a-c)中每一个单元内的颗粒(20)的分布从其中被 外观修改设备覆盖的表面的外观由颗粒(20)的光学特性确定的第一散布状态到其中邻 近第一电极(17a，18a ;33)和第二电极(17b，1 ；32)中的至少一个电极地集中这些颗粒(20)，使得外观修改设备(10；30)变得光学透明的第二状态。
2.依照权利要求1的外观修改设备(10;30)，被配置成使得对于每个单元(15，16; 31￡1-()，可由第一电极(17￡1，18￡1 ；33)和第二电极(17b，18b ；32)控制在颗粒修改状态与透 明状态之间的区域和单元的总区域的比值大于70%。
3.依照权利要求2的外观修改设备(10；30)，其中每个单元的总区域大于0.01mm2。
4.依照前面的权利要求中任何一项的外观修改设备(10；30)，其中第一电极(17a， 18a ;33)和第二电极(17b，18b ；32)被设置成同时控制至少100个单元。
5.依照前面的权利要求中任何一项的外观修改设备(10；30)，其中第一电极(17a， 18a ;33)和第二电极(17b，18b ；32)中的至少一个沿着可由电极控制的每个单元(15，16 ； 31a-c)的周界的部分至少部分地被隔离结构(13 ；32)覆盖。
6.依照权利要求1-4中任何一项的外观修改设备(10；30)，其中隔离结构(32)的至少 一部分是导电的，并且形成第二电极(32)。
7.依照前面的权利要求中任何一项的外观修改设备(10；30)，其中第一电极(17a， 18a ;33)和第二电极(17b，18b ；32)设置在第一衬底(11)上。
8.依照权利要求1-6中任何一项的外观修改设备(10；30)，其中第一电极(17a，18a ； 33)设置在第一衬底(11)上，并且第二电极设置在第二衬底(12)上。
9.依照前面的权利要求中任何一项的外观修改设备(30)，其中第一电极(33)作为在 第一衬底(11)上形成并且被电介质层覆盖的透明导电层而提供。
10.依照权利要求9的外观修改设备(30)，其中在每个单元(31a-c)中，电介质层具有 在其中形成的凹口。
11.依照权利要求10的外观修改设备(30)，其中凹口基本上居中地位于单元(31a-c)中。
12.依照权利要求10或11的外观修改设备(30)，其中在每个单元(31a-c)中，电介质 层具有在其中形成的多个凹口以便使第一电极(33)的多个部分暴露。
13.—种制造用于修改由其覆盖的表面的视觉外观的外观修改设备(10 ；30)的方法， 包括步骤-提供具有其上形成的第一电极(17a，18a ；33)的第一光学透明衬底(11)； -在第一衬底(11)上提供隔离结构(13 ;32)以形成多个单元(15，16 ；31a-c),使得每 个单元(15，16 ；31a-c)占用的区域包括第一电极(17a，18a ；33)的部分；-将第二电极(1713，1813;32)设置成使得每个单元(15，16;31『(3)占用的区域包括第 二电极的部分；-在每个单元(15，16 ；31a-c)中，提供具有散布于其中的多个颗粒(20)的光学透明流 体(19)；以及-将第二光学透明衬底(12)设置成覆盖所述单元(15，16 ；31a-c)0
14.依照权利要求13的方法，其中第二电极在第二光学透明衬底(12)上提供并且设 置第二衬底(12)的步骤包括将第二电极与所述多个单元(15，16 ；31a-c)对准的步骤。
15.依照权利要求13或14的方法，其中第一电极(33)由电介质层覆盖，该方法还包 括步骤-在与每个单元(15，16 ；31a-c)相应的区域中移除电介质层的部分以便在其中形成凹口。
全文摘要
一种外观修改设备(10；30)，用于修改由其覆盖的表面的视觉外观，包括第一(11)和第二(12)相对设置的光学透明衬底；隔离结构(13；32)，其将第一衬底(11)和第二衬底(12)隔开，使得第一衬底(11)和第二衬底(12)之间的空间被划分成多个单元(15，16；31a-c)。该外观修改设备还具有在每个单元(15，16；31a-c)中，具有在其中散布的多个颗粒(20)的光学透明流体(19)，这些颗粒可通过施加电场而在流体(19)中运动；以及第一电极(17a，18a；33)和第二电极(17b，18b；32)，其被设置成通过跨这些电极施加电压而同时控制多个单元(15，16；31a-c)中每一个单元内的颗粒(20)的分布从其中被外观修改设备覆盖的表面的外观由颗粒(20)的光学特性确定的第一散布状态到其中邻近第一电极(17a，18a；33)和第二电极(17b，18b；32)中的至少一个电极地集中这些颗粒(20)，使得外观修改设备(10；30)变得光学透明的第二状态。
文档编号G02F1/167GK102067031SQ200980122866
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月10日 优先权日2008年6月17日
发明者A·R·M·弗舒伦, D·K·G·德博尔, G·克诺森, G·奥弗斯吕詹, R·J·L·范库伊克, S·J·鲁森达尔, T·C·卡拉恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司