电湿润显示设备的制作方法

电湿润显示设备的制作方法
【专利摘要】描述了一种包括图像元素的电湿润显示设备。所述图像元素包括第一支撑板和第二支撑板。在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间存在空间，所述空间包括第一流体以及与所述第一流体不可混溶的第二流体。所述第一支撑板包括显示区域，所述显示区域邻接所述空间，所述第一流体限制在所述显示区域内。所述显示区域具有第一表面，所述第一表面邻接所述空间。壁从所述第一支撑板突出并沿着所述显示区域的周边的至少一部分在所述显示区域外部形成。所述壁具有朝所述显示区域并邻接所述空间的第二表面。提供包括至少第一部分和第二部分的电极。所述电极的所述第一部分与所述第一表面相邻。所述电极的所述第二部分与所述第二表面的至少一部分相邻，使得所述第二部分的包括所述第二部分的截面的长边的表面面朝所述显示区域。
【专利说明】电湿润显不设备

【背景技术】
[0001]包括两个支撑板的电湿润显示设备是已知的。这些支撑板的其中一个包括限定显示设备的图像元素的壁的图案。在图像元素的壁之间的区域称为显示区域，显示效果在显示区域上出现。
[0002]支撑板之间的空间包含彼此不可混溶的第一流体和第二流体。壁的配置将该第一流体约束在显示区域内。电极被提供在显示区域内的支撑板中。当并未在电极和第二流体之间提供电压时，第一流体使层形成在显示区域上。电压的施加改变第一流体和第二流体的配置来提供显示效果。
[0003]这种显示设备的问题是要求相对高的电压发起第一流体远离层配置的移动。这增加了导致期望显示效果所要求的电力。

【专利附图】

【附图说明】
[0004]图1示出显示设备的示意图；
[0005]图2A至图2D示出根据实施例的图像元素的示意图；
[0006]图3A至图3C示出根据另一实施例的图像元素的示意图；
[0007]图4A和图4B示出根据另一实施例的图像元素的示意图；
[0008]图5A至图5c示出根据另一实施例的图像元素的示意图；
[0009]图6示出根据又一实施例的图像元素的示意图；
[0010]图7示出根据实施例的壁的详细视图；
[0011]图8示出根据实施例的壁的详细视图；以及
[0012]图9示出显示区域上的百分比白色区域对施加电压的曲线图。
[0013]实施例的若干零件和部件出现在多于一幅附图中；为了清楚起见，将会使用相同参考数字指示所有附图中的相同的零件和部件。

【具体实施方式】
[0014]本发明涉及电湿润设备，具体地讲，本发明涉及电湿润显示设备。
[0015]在参考附图描述详细的实施例前，将会利用其描述以概述形式对各实施例进行描述。
[0016]根据实施例，提供一种包括图像元素的电湿润显示设备，所述图像元素包括:第一支撑板和第二支撑板；空间，所述空间在第一支撑板与第二支撑板之间，所述空间包括第一流体以及与第一流体不可混溶的第二流体；其中第一支撑板包括:显示区域，所述显示区域邻接空间，第一流体限制在显示区域内，显示区域具有第一表面，第一表面邻接空间；壁，所述壁从第一支撑板突出并沿着显示区域的周边的至少一部分在显示区域外部形成，所述壁的一侧朝显示区域并具有邻接空间的第二表面；以及包括至少第一部分和第二部分的电极，第一部分是与第一表面相邻并且第二部分是与第二表面的至少一部分相邻，其中第二部分的包括第二部分的截面的长边的表面面朝显示区域。
[0017]已意识到，在已知显示设备中要求相对高的电压以发起第一流体的移动是因第一流体层上需要相对强的电场来使第二流体能够穿透该第一流体层而造成的。通过提供具有包括至少第一部分和第二部分的电极的第一支撑板(其中第二部分是与第二表面的至少一部分相邻，且第二部分的包括第二部分的截面的长边的表面面朝显示区域)，在给定电压下，靠近第一流体层与第二流体之间的交界面在零施加电压下来接触壁的第二表面时的位置处的电场强度增加。因此，较低电压足以发起该第一流体的运动。因此，可以使用较低电压来使显示区域上方的第一流体的配置变化。
[0018]另外，在各实施例中，在第一流体的配置内的滞后效应减少。在已知的显示器中，这种滞后效应是由发起第一流体的移动要求的相对高的电压而导致的。一旦已经将第一流体的配置改变，为了维持第一流体的配置就要求较低电压。电极的第二部分使发起移动所要求的电压减少，并且因此使发起移动所要求的电压与维持某个配置所要求的电压之间的差值减少。这由此使滞后效应减少。
[0019]在第二部分被描述为与第二表面的至少一部分相邻时，这意味着，第二部分既距第二表面的一部分在给定距离内，并且也存在于通过沿该第二表面的该部分的法线而突出第二表面的所述部分来形成的体积内。这个给定距离可限定为第二部分可与第二表面的该部分分开以使电极和第二流体之间的电场足以导致第一流体在显示器上的配置被改变的最大距离。这可表示电极的第二部分仅由小于5微米厚的表面层来与第二表面的该部分分开。该表面层可为厚约0.005微米的单层。在这种情况下，表面层是使得电极与流体绝缘并提供表面对空间内的流体的期望可湿润性的层。与第一表面相邻的第一部分具有对应意义。
[0020]与第二表面的一部分相邻的第二部分可以用来表示电极更靠近于第二表面(即，壁朝显示区域的一侧的表面)而非壁与第二表面相对的另一表面。在电湿润显示设备包括多个图像元素的情况下，该壁可在两个相邻图像元素之间延伸；即，壁的宽度对应于一个图像元素的显示区域的周边与另一图像元素的显示区域的周边之间的间距。在此类情况下，与第二表面的一部分相邻的第二部分可以用来指示电极位于从该第二表面并垂直于该第二表面测量的壁的宽度的前50%内。通常，电极将会基本上更靠近第二表面，位于从该第二表面并垂直于该第二表面测量的壁的宽度的前25%内。
[0021]将会清楚，电极的第一部分和第二部分电气连接以便处于相同电压。因此，在向电极施加电压的情况下，该电压向第一部分和第二部分这两者施加。第一部分和第二部分可由连续的材料层形成。
[0022]在一些实施例中，比起第二流体，第一表面以及第二表面的至少一区段可以更多地被第一流体湿润。电极的第二部分可与第二表面的所述区段的至少一部分相邻。当电极与第二流体之间存在零电压时，第二表面的所述区段基本上延伸至第一流体、第二流体和第二表面之间的交界线。在上文中，如果第二表面的区段基本上延伸至交界线，这意味着，区段被呈现为距交界线在I微米内。区段可以延伸超过此交界线。通过将该区段延伸至交界线，第二部分上的电压改变所导致的第二表面的表面能量的改变增加，因此有助于发起第一流体的移动。
[0023]在一些实施例中，第二表面的所述区段可基本上延伸至壁的高度。这意味着，区段从接触第一表面的位置基本上延伸至壁的顶部，这是壁的最接近于并且面朝第二支撑板的表面。“基本上”在这种情况下与提供用于以上给定距离的情况具有相同意义，例如，区段可以仅由0.005至多达到5微米的表面层来与壁的顶部分开。在一些实施例中，区段可延伸以覆盖壁的顶部中的一些。
[0024]在一些实施例中，当在电极与第二流体之间存在零电压时，电极的第二部分可基本上延伸至与第一流体、第二流体和第二表面之间的交界线相邻的位置。这意味着，第二部分被呈现为距交界线在如上所述给定距离内。在这些实施例中，第二部分可以基本上延伸至壁的高度。这意味着，第二部分以如上所述给定距离与壁的顶部分开。这可表示电极仅由表面层来分开。
[0025]通过将电极的第二部分延伸至交界线(也称为三相线)，在此交界线处第二部分和第二流体之间的电场相对于施加至电极的电压是强的，并且因此相对于在第一部分和第二流体之间的电场是强的。这种强的电场导致第二流体更容易地移置第一流体，这种移置是在交界线处开始。因此，较低电压足以发起该第一流体的移动。电极可与第一流体绝缘。
[0026]在一些实施例中，显示区域的周边可以形成多边形，诸如方形、矩形、或六边形。电极的第二部分可与第二表面从多边形的一侧的至少一部分延伸的一部分相邻。可替代地，第二部分可与第二表面从多边形的两边中的每边与多边形的第一拐角相邻的至少一部分延伸的一部分相邻。
[0027]通过使得电极的第二部分与第二表面从多边形的一边的至少一部分延伸的一部分相邻、或与第二表面从多边形的两边中的每边与多边形的第一拐角相邻的至少一部分延伸的一部分相邻，增加第一流体的移动的控制。这是因为第一流体的移动在第二部分附近发起，并且因此第一流体将倾向于以在期望位置中开始的更受控的方式移动。
[0028]在这些实施例中，电极的第一部分可包括被布置成与多边形的与第二部分相对的一部分相邻的孔。当在电极和第二流体之间存在相对大的电压时，孔可充当用于第一流体的收集区。通过使得该孔被定位成与多边形的与第二部分相对的一部分相邻，增加对第一流体从第二表面朝孔的移动的控制。
[0029]在一些实施例中，第二表面和电极的第二部分可以围绕显示区域的周边而连续。在这些实施例中，第一部分可以包括处于与第一表面的与显示区域的周边间隔开的一部分相邻的位置的孔。以上配置实现第一流体的从显示区域的周边向孔的受控移动，因此使得能够构造其中第一流体收集在显示区域与壁间隔开的一部分中的显示设备。这造成的一个后果在于，比起其中流体从一个壁移动到相对的壁的实施例，第一流体所移动的距离相对较短。这改进了显示器的切换时间。
[0030]在一些实施例中，第二支撑板可以包括朝第一支撑板突出的突起。突起可以对准电极的第一部分中的孔。突起可以被配置成接触该第一支撑板。通过在该第二支撑板中提供突起，显示器可在机械上更为稳健。通过使得突起与孔对准，因突起的存在而导致的显示器的对比度的任何减少被最小化。另外，孔可以是相对大的特征；即，其可具有要比诸如壁的其它特征大的宽度。因此，比起其中突起接触第一支撑板的不同的较小特征的布置，放宽确保突起在适当区域中接触第一支撑板要求的容差。
[0031]在一些实施例中，突起可以包括第三表面，第三表面处于突起靠近第一支撑板的末端，比起第二流体，第三表面更多地被第一流体湿润。另外，突起可以包括第四表面，第四表面处于突起靠近第二支撑板的末端，比起第三表面，第四表面更少地被第一流体湿润。通过针对壁的表面提供这些特定湿润特性，第一流体可优选地收集在该突起靠近第一支撑板的部分附近。这不仅使第一流体的移动的控制得以改进，而且还防止了第一流体沿该突起向上流动并且流出显示区域。
[0032]在一些实施例中，壁可延伸以便接触第二支撑板。
[0033]在一些实施例中，壁可包括位于面朝显示区域的侧上的反射部分。电极的第二部分可形成反射部分。在这些实施例中，壁可进行反射，以便减少以倾斜角入射在图像元素上的逸出显示区域的光的量。可以借助图像元素中或图像元素外的其它反射表面将光直接或间接地重新定向至显示区域或显示器本身的另一光学元件(诸如对应于相同显示区域的滤色器或透镜)。反射材料可由连接至显示区域中的电极的导电材料形成，并且由此用作电极在壁内的第二部分。为了改进光的反射，壁的高度可延伸以接触该第二支撑板。
[0034]将会理解，如上所述的壁具有电极在其内延伸的第二部分。具有或不具有电极的部分的一个或多个另外壁可存在于显示区域的整个周边的周围，并用于将第一流体约束在显示区域内。还将了解，壁可以是弯曲区段，或可包括在拐角处相连接的多个笔直区段。
[0035]在一些实施例中，壁具有朝第二支撑板的另外表面，并且电极包括第三部分，第三部分是与另外表面相邻，并且其中第三部分的包括第三部分的截面的长边的表面面朝第二支撑板。
[0036]现将参考图1描述根据实施例的电湿润显示设备的一般特征。
[0037]图1示出包括第一支撑板2和第二支撑板4的电湿润显示设备I的示意截面。支撑板由密封件10连接。在支撑板2和4与密封件10之间存在空间12。第一支撑板2具有朝空间12的第一表面6 ;并且第二支撑板4具有朝空间12的另一表面8。
[0038]在空间12内的是第一流体14和第二流体16，第一流体和第二流体彼此不可混溶。第一流体14是非导电的，并可例如是烷，像十六烷、或(硅酮)石油。第一流体14可为不透明的、透明的、彩色的、或白色的。第二流体16是导电的或极性的，并可为水或盐溶液，诸如氯化钾在水和乙醇的混合物中的溶液。第二流体16可以是透明的、彩色的、白色的、吸收光或反射光的。
[0039]第一支撑板2的第一表面6包括多个显示区域20。壁18沿显示区域20的周边形成。第一流体14的各部分在显示区域20内邻接第一表面6，并且每个部分由壁18约束在给定显示区域20内。包括壁在内的每个显示区域以及支撑板在显示区域下方和上方的部分构成显示设备I内的图像元素。
[0040]与相应图像元素关联的电极(图1中未示出)布置在该第一支撑板内。现将详细描述这些电极的位置和布置。至少一个另外电极是与第二流体16电气接触。显示设备I可连接至驱动电路，驱动电路提供该第一支撑板中的电极和另外电极之间的驱动电压。通过使得该第一支撑板内的电极和第二流体16之间的电压变化，第二流体16可以被吸引至图像元素的电极并使得第一流体14在图像元素内移置。由此可以在显示区域内形成显示效果。
[0041]图2A、图2B、图2C和图2D示出根据实施例的图像元素的平面和截面示意图。图2B示出沿图2A中的对角线A-A截得的图像元素的截面图。图2A示出沿图2B中的对角线B-B截得的图像元素的平面图。图2C和2D示出与图2B相同的视图，并且示出在向电极施加电压时的第一流体14的移动。
[0042]显示区域20具有周边21。壁18是在显示区域20外部并沿周边21的至少一部分形成。将会了解，壁18如本文中所述可以围绕周边21形成连续结构。然而，在替代性实施例中，壁18可形成为一个或多个分开的结构。还将清楚，本实施例中的壁18不由矩形显示区域20的拐角来划分。壁18具有面朝显示区域20的第二表面19。
[0043]第一支撑板2包括电极24。此电极的第一部分24〃布置在显示区域20内、与第一表面6相邻。该电极的第二部分24’在壁18内延伸。第二部分24’被定位成与壁18的第二表面19的一部分相邻。第二部分24’的包括第二部分24’的截面的长边的表面面朝显示区域20。将会清楚，第二部分24’可为基本上平坦的，并且因此这可用来表示电极的两个主要表面中的一个面朝显示区域20。
[0044]在显示区域20内，支撑板2的表面的至少一些(包括第一表面6的至少一区段以及第二表面19的至少一区段)是由这样一种材料形成:比起第一流体14，这种材料更少地被第二流体16湿润。这种材料是由影线22表示。当第一流体是石油而第二流体为水时，表面材料22可以是疏水的。表面材料22的可湿润性可以通过对材料的合适选择、表面6和19的处理、或层在第一支撑板2上的施加而获得。表面材料22可例如由无定形含氟聚合物层(诸如AF1600)或另一种低表面能量聚合物形成。疏水性质导致第一流体14优选地粘附至表面材料22，因为疏水层相对于第一流体要比其相对于第二流体具有更高可湿润性。
[0045]在各实施例中，第二部分24’和表面材料22在零施加电压下沿壁18向上延伸足够距离以使电极24’呈现为与三相线15相邻。三相线15是第一流体和第二流体之间的交界面接触第二表面19时所在线。当在零施加电压下，当第一流体14在显示区域上形成层时，三相线15可以靠近壁18的顶部。因此，在诸如当前所述实施例的各实施例中，电极可以基本上延伸至壁的高度。然而，参考上文，并非必须是这样的情况。壁的顶部上的绝缘材料可以将电极与导电第二流体16分开。
[0046]壁的顶部(即，壁朝第二支撑板4的表面8的表面的一部分)可与表面材料22是相同的材料。然而，为了帮助将该第一流体14约束在显示区域20内，壁的顶部可以是亲水层,例如光阻材料,诸如SU8。壁的主体还可以由亲水材料(诸如SU8)制成，在主体上，形成电极以及表面材料22的层。
[0047]在图2A和2B两者中，电极的截面的长边面朝显示区域。这个长边被提供有参考数字25。在图2A中示出的第二部分24’的截面中，短边25’被示出为面朝平行于显示区域的周边21的方向，而该长边25被示出为面朝显示区域20。同等地讲，在图2B中示出的第二部分24’的截面中，短边25"被示出为面朝第二支撑板4，而该长边25被示出为面朝显示区域20。
[0048]返回参考图2A，电极的第二部分24’是与第二表面19从矩形显示区域20的两边中的每边与第一拐角相邻的至少一部分延伸的一部分相邻。然而，作为替代形式，电极在壁内的第二部分24’可以例如沿着矩形显示区域20的一边的部分、或其整个延度延伸。
[0049]电极的第一部分24〃在显示区域20内延伸、与第一表面6相邻，不同之处是由虚线26标记的孔。孔26表示显示区域20中的并不存在电极的一部分。当在电极24与第二流体16之间存在电位差时，由于电极缺失而使孔26的区域中的第一流体上有相对小的电场。以下将会描述此情况的效果。
[0050]在使用中，在电极24(包括电极的位于壁内的第二部分24’)与第二流体16之间电位差是变化的。正向或负向地增加电位差将会导致第二流体16移置第一流体14。通过在零施加电压下来提供电极在壁内的与三相线15相邻的第二部分24’，三相线15处的电场的有效场强被增加。这导致第二流体16沿壁18向下移动并且因此更容易地移置第一流体14。这减少了移置第一流体14所要求的电位差。
[0051]图9中示出了壁中第二部分24’的效果。图9是电压对第二流体14在显示区域20上的百分比覆盖率的曲线图。较浅曲线46示出如上所述根据实施例的图像元素的覆盖率。较陡曲线48示出在壁中不存在第二部分24’的情况下已知图像元素的覆盖率。
[0052]可以看出，第一流体14的移动的发起利用壁内电极针对图像元素在显著低的电压下发生。电压减少还具有的影响是使第一流体14的移动的任何滞后效应减少。
[0053]在图2A和图2B中示出的实施例中，电极在壁内的第二部分24’位于矩形显示区域20的拐角。这导致了当施加电压从零电压增加时，第一流体14的移置在该拐角发起。另夕卜，孔26形成相对吸引第一流体14的区域。壁内电极24’并尤其是与孔26组合的电极导致第一流体在预先确定方向(其由箭头28表示)上移置。
[0054]图2C和图2D中示出了第一流体14的这种移动。图2C示出电压被施加到电极24之后不久的第一流体14的配置。第一流体14的移动已在靠近壁18内的电极24’的顶部的三相线处发起。在第二流体16与壁内电极24’之间强的电场导致第二流体16受到电极吸引并沿该壁向下移动，如由箭头27所示。第二流体16移置第一流体14，从而将该第一流体推离壁18中的电极24’所在位置并朝孔26推动，如由箭头28所示。图2D示出当电极24上存在比图2C中高的电压时第一流体14的配置。第一流体14现在收集在显示区域20与孔26关联的部分中。
[0055]电极24’的第二部分在壁18内的定位不仅减少发起第一流体14的移动所要求的电压，还允许更准确地控制第一流体的移动方向。除了其它之外，这使更一致的显示效果能够在图像元素矩阵中产生。
[0056]现将参考图3A、3B和3C描述图2A和2B中上述实施例的替代性实施例。正如以上图2A和2B，图3A示出了俯视图并且图3B和3C示出了截面图。图3A的视图是沿图3B的线D-D截得，并且图3B的视图是沿图3A的线C-C截得。图3C示出与图3B相同的视图，但是其中第一流体14已被移置。
[0057]在图3A至3C中示出的实施例中，电极在壁内延伸的第二部分(现在被指示为30’)沿显示区域20的整个周边延伸。另外，孔32被提供在电极30〃的第一部分中、位于与任何壁间隔开的位置。在这个特定的实施例中，孔32基本上提供在显示区域20的中心。
[0058]正如图2A至2D中示出的实施例，电极的截面的长边面朝显示区域。这个长边被提供有参考数字31。在图3B中，第二部分30’的短边31’被示出为面朝第二支撑板4，而该长边31被示出为面朝显示区域20。
[0059]壁18内的第二部分30’和孔32的效果类似上述那些。在施加电压时，第一流体移动远离第二部分30’(即，远离图像元素的所有壁)，并且收缩在图像元素的中心、位于孔32的区域中。
[0060]因此，第二部分30’导致发起第一流体14朝孔32的移动，如由箭头34所示。比起其中壁内不存在电极的布置，此实施例提供对流体移动的增强控制。如果图3A的图像元素的壁内不存在电极，那么发起点、即第二流体16首次移置第一流体14时的点无法准确控制。因此，可不发生第一流体14的使其收集在显示区域的与孔32关联的部分中的期望移动。而是，第一流体14可沿边缘收集或收集在显示区域的拐角中。图3C中示出了第一流体14到显示区域与孔32关联的部分的移动。
[0061]现将参考图4A和4B来描述第三实施例。图4A的视图是沿图4B的线F-F截得，并且图4B的视图是沿图4A的线E-E截得。同样，此实施例共享与上述实施例共同的许多特征。在此实施例中，显示区域20包括四个单独可驱动的电极36A、36B、36C和36D。每个电极具有对应第一部分(其中第一部分36A"和36B"在图4B中示出)以及壁18内延伸的第二部分(被指示为36A’、36B’、36C’和36D’的这些部分在图4A中示出)。在图4A中，显示区域中的电极延度是由虚线表示。正如图3A和3B中描述的实施例，孔38可提供在显示区域20的中心。
[0062]在操作中，可对电极36A、36B、36C和36D中的每个连同壁内对应第二部分36A’、36B’、36C’和36D’提供不同电压。因此，此实施例能够在显示区域20内提供对应四个电极的四个区，在这四个区上，可以至少部分独立控制显示效果。每个区可例如通过在每个区提供不同的滤色器而提供不同显示效果。
[0063]在这样的实施例中，第二部分36A’、36B’、36C’和36D’可提供在显示区域的拐角中。这确保了给定显示区的第一流体14的移动的发起点尽可能地远离其它显示区而分开。这减少了区之间的任何干涉，从而最大化了每个区中显示效果的独立性。在壁内不存在电极的情况下，可能不太容易控制该发起点，并且针对一个区的移动可以例如在显示区域的中心开始，从而影响显示区域中的所有其它的区。
[0064]图5A、图5B和图5C中示出了第四实施例。图5A的视图是沿图5B的线H-H截得，并且图5B的视图是沿图5A的线G-G截得。图5C示出与图5B相同的视图，并且示出在向电极施加电压时的第一流体14的移动。此实施例类似图3A和3B中示出的实施例，其中电极在壁内的第二部分30’围绕显示区域20的周边延伸。正如图3A和3B，电极是由参考标号30指示，电极的第一部分以参考标号30〃指示，并且电极在壁内的第二部分是由参考标号30’指示。孔32提供在电极30内、与壁间隔开来，并且在此实施例中，位于显示区域20的中心。
[0065]另外，第二支撑板4包括朝第一支撑板2延伸的突起42。突起42对准孔32。突起可以接触第一支撑板2的表面6、或可替代地可与表面6间隔开来。该突起的表面可以是疏水或亲水的，或这两者的组合。在示出的实施例中，突起具有靠近第一支撑板2的第三表面41以及靠近第二支撑板4的第四表面43，第三表面是疏水的，第四表面是亲水的。
[0066]在一些情况下，例如当用户在显示设备上施加压力时，第一支撑板和第二支撑板被压在一起，从而减少所施加的压力附近的空间的大小。除了其它之外，这可导致波在第二流体内的传播，并可迫使给定显示区域20中的第一流体14的一部分进入相邻显示区域。这可能对所显示的图像的质量是不利的。突起42增加显示器的机械稳健性，并且具体地讲，突起42减少空间12在压力下大小减少的量。因此，这减少了上述不利效果发生的可能性。
[0067]另外，由于突起42对准孔32，突起42位于第一流体14将会始终存在的位置中。因此，突起42的使用对显示设备可提供的对比度的影响最小，因为突起将不放置在显示区域的将会具有第一流体的可切换的覆盖范围的一部分中。这在图5C中示出，其中第一流体14被示出为收集在该突起42周围。
[0068]如上所述突起42的使用尤其适于其中电极被提供在壁18中且孔32远离该壁间隔开地提供的实施例。这是因为，通过使得突起在与该壁间隔开的点处接触显示区域，将第一支撑板和第二支撑板对准的过程中所使用的容差可被放宽。
[0069]突起42的表面材料可经选择，使得第一流体14收集在突起靠近第一支撑板的末端，而非靠近第二支撑板的末端。为了实现这种情况，突起42靠近第一支撑板的末端处的表面材料可与显示区域内存在的表面材料22相同或类似；即疏水的。同等地讲，突起靠近第二支撑板的末端处的表面材料可以是亲水的。该突起的表面的特性可以通过整个或部分突起42的选择性的表面处理来实现。可替代地，用于构造该突起的材料可选择为赋予突起适当特性。突起可以是反射性的或吸收光的，以便增强显示器的光学特性。在一些实施例中，底部或顶部或两者可以是反射性的或吸收光的。
[0070]在上述各实施例中，电极可由铝或另一高反射性金属(如银)制成。可替代地，可以使用铟锡氧化物(ITO)、即透明导体。具体地讲，如果应用要求高透光性，诸如在透射性的、透明的或半透半反射的显示设备中，使用ΙΤ0。然而，甚至在其中ITO用作显示区域中的导体的显示设备的情况下，在一些实施例中，侧部电极也可由反射材料(诸如金属)制成。这样做的益处在图6中示出。
[0071]电湿润显示器的一个问题在于第一支撑板和第二支撑板之间间距相对较大。因此，如果滤色器或透镜布置被定位在第二支撑板上并且这些元件中的每个与显示区域20一起形成像素，那么可以存在以非零角来入射的大量的光，该光是从一个像素穿至相邻像素，由此导致像素间的光学串扰。为了减少串扰的量，侧壁中的电极可以被制成为反射性的，以在壁的侧中提供朝显示区域20的反射性部分。因此，与给定显示区域关联的更多的光保持在显示区域内。对反射性壁的这种使用可与使用更高的壁组合；即，进一步延伸到空间12中的壁。这最小化包含效应。
[0072]图6示出与图3B所示类似的截面。在图6中，壁延伸以接触第二支撑板4。这增加了反射表面，并且因此增加图像元素的含光效应。图像元素是反射类型的，其中显示区域可对入射穿过第二支撑板的光进行反射。第一流体14已被收缩在孔32处。箭头50示出进入显示器的入射光。光被反射离开显示区域，如由箭头52所示，并随后被反射离开像素壁中的反射电极30’。因此，如由箭头54所示的光被保持在显示器与显示区域20关联的区域内。为了比较，虚线箭头56示出光将如何在无反射壁的影响的情况下穿入相邻显示区域20B。
[0073]图7示出壁18的特写图。壁18被布置在两个相邻图像元素A和E之间。每个图像元素具有特征，诸如以上在例如图3中所述，每个特征被提供有相同参考数字，并对于第一图像元素提供后缀A或对第二图像元素提供后缀E。
[0074]在图7中，每个图像元素A和E在壁18内具有第二部分30A’和30E’。这些第二部分30A’和30E’是与壁18的相应表面19A和19E相邻。第二部分30A’和30E’仅由表面材料22A和22E的层来与空间12分开。这增加了该第二部分的效果，因为它最小化第二部分与第一流体和第二流体之间的间距。
[0075]在图7中，另一表面层58被示出在壁的顶部上，即，壁朝第二支撑板的末端。此表面层58可以具有不同于表面材料22的可湿润性。例如，表面层58可以是亲水的，在这种情况下，表面材料22是疏水的。该表面层还可用于使电极的第二部分的顶部(即，电极最靠近于第二支撑板的末端)与第一流体绝缘。
[0076]如可看出，电极的第二部分30A’和30E’和包括表面材料22A和22E的第二表面19A和19E的部分两者基本上延伸至壁的高度，并且仅由层58来与壁最顶部分开。然而，将会了解，壁的表面材料的配置不需要在此示出，并且表面材料22可以在壁的顶部上延伸。可替代地，表面层58可沿表面19A向下延伸至少一部分的路径，即，沿壁的侧向下延伸。
[0077]截面示出电极的第二部分30A’和30E’。清楚的是，第二部分30A’和30E’的截面的长边面朝显示区域20A和20E，如就显示区域A的情况由箭头60所示。将更清楚的是，第二部分30A’和30E’在通过沿平行于箭头60的线突出第二表面19A和19E来形成的体积内，该线垂直于表面19A和19E、或是表面19A和19E的法线。
[0078]壁的宽度w由箭头62示出。当壁沿显示区域的周边形成时，壁的宽度是相邻图像元素的显示区域(在这种情况下，显示区域20A和20E)的边缘之间的距离。另一箭头64标识距表面19A的距离为0.25w,即，壁的宽度的25%。虽然将会清楚，电极的第二部分将通常基本上更靠近表面19A，但是这个距离可采取为上限，在上限内，可在壁内提供电极。当电极在这个距离内时，电极足够靠近该壁的侧，以便能够提供期望效果，即，发起第一流体远离电极的移动的效果。
[0079]以上布置可因此与已知的电湿润显示设备对比，诸如其中电极的一部分存在于壁内的具有图像元素的电湿润显示设备。然而，应当注意，已知设备的壁内的电极既不与表面19相邻(如本实施例中)，也不使得包括第二部分的截面的长边的表面面朝显示区域(如上所述)。相反，在已知设备中，电极在壁内的部分的包括该部分的截面的长边的表面面朝平行于显示区域周边的方向，而非朝着显示区域。因此，在已知设备中，电极在壁内的部分无法提供期望显示效果，因为在已知设备中，第一流体被吸引向电极在壁内的部分并收集在电极在壁内的部分附近。
[0080]在上述各实施例中，图像元素的第一表面6是基本上平坦的，即，在相同平面上。一些现有图像元素可具有不平坦的第一表面6。例如，第一表面6可以形成以便具有处于不同高度的第一层和第二层，以及在这两层之间的竖直或基本上竖直的区段。此外，电极可呈现为跨这两层并跨层之间的竖直区段而与第一表面相邻。
[0081]然而，将会清楚，在这些现有图像元素中，层和竖直区段全都包含在显示区域内。即，它们包含在其内约束有第一流体的区域内。相比之下，上述第二部分存在于在显示区域外部并沿显示区域的周边形成的壁的一部分中，其中第一流体约束在显示区域内。因此，将会清楚，此类不平坦的显示区域的构造和效果可不同于本文所述各实施例。
[0082]一些现有的电湿润设备具有布置在显示区域的侧壁内的、与上述第二表面的等同物相邻的电极，并且这些电极被布置成使得电极的包括第二部分的截面的长边的表面面朝显示区域。然而，此类设备并不具有电极的与显示区域的基部相邻(即，与上述第一表面相邻)的任何部分。
[0083]此外，将会清楚，具有位于显示区域的基部内的电极的已知的电湿润设备与具有位于壁内的电极的已知的电湿润设备的组合教示并不产生本文所述各实施例。相反，这种组合可认为是教示具有在显示区域的基部中的电极、在壁中的另一电极和在这两个电极之间的间隙的电湿润设备。这个间隙将会形成第一流体的收集区，其对显示设备的操作是不利的。本文所述实施例不具有介于基部中的电极与壁中电极之间的间隙。
[0084]图8还示出了壁18的特写图，并且示出根据另外的实施例的电极的布置。图8示出图7中示出的许多特征。这些特征具有相同参考数字，并且将不在此详细描述。
[0085]正如以上图7那样，电极30A和30E分别具有第一部分30A〃和30E〃以及第二部分30A’和30E’。另外，电极具有第三部分30A" ’和30E" ’。这三部分在壁朝第二支撑板4(图8中未示出)的表面8的一部分内延伸。换句话说，对于给定第三部分，第三部分的包括第三部分(30A" ’、30E" ’)的截面的长边^8A、68E)的表面面朝第二支撑板4的表面8。相邻第三部分(此处为30A" ’和30E" ’)可以分开，如由间隙66所示。这确保了这些部分彼此电气绝缘，从而使得显示区域能够独立切换。另外，第三部分(30A" ’、30E" ’)由表面层58与第二流体16分开，并由此与第二流体绝缘。
[0086]通过沿该壁的顶部延伸电极，即，通过提供第三部分，电极可以电容性地耦合空间12内的第二流体16。电容耦合所得电容使得能够省略用于维持电极上的电荷的任何电容器，或至少将电容器的大小减少。可替代地，电容可以用于增加总的电容。
[0087]对第三部分的布置可以根据显示器的期望配置进行适配。同等地讲，对于壁的不同部分，一个或多个电极的配置可以是不同的。例如，壁18的给定区段可以具有来自两个电极(此处为30A和30E)的第二部分(示出为30A’和30E’)。在这种布置中，对应第三部分(30A" ’和30E" ’)可均在壁朝第二支撑板4的表面8的一部分内延伸，如图8所示。
[0088]在替代性实施例中、或在壁的不同部分中，用于一个电极的第三部分可基本上大于相邻电极的第三部分，以致到相邻电极的第三部分可完全省略的程度。例如，可以省略电极30E的第三部分30E" ’。在这样的实施例中，电极30A的第三部分30A" ’可以延伸跨过壁的宽度，其中并不包括分开电极所要求的任何绝缘间隙(即，间隙66)。这后一种布置可以在电极30E的第二部分30E’省略的情况下使用，诸如图2中示出的实施例中那样。
[0089]在各实施例中，壁朝第二支撑板4的表面8的表面层58可以不与第二支撑板4的表面8的平面平行，并且可以例如是弯曲的。在这种情况下，将会清楚，电极的第三部分与第二支撑板4的表面8无需平行，而可仅仅面朝第二支撑板4的表面8。
[0090]虽然图8示出类似于图3中的电极布置的电极布置，但是如上所述第三部分可以提供用于以上参考任何其它附图所述的任一个实施例。
[0091]现将描述用于构造显示设备(诸如上述显示设备)的相关部分的过程步骤。过程被描述为SU8用于主要结构特征、铟锡氧化物(ITO)用于电极以及AF1600用于表面材料22。然而，将会清楚，可以使用其它合适材料。
[0092]对于具有第一壁的配置，S卩，该壁包含该电极的第二部分，环绕显示区域周围整个周边形成，诸如图3中的那样，可以使用以下步骤:
[0093]1.在第一支撑板衬底上沉积SU8 ；
[0094]2.在SU8上执行光刻过程以限定显示区域的周边上形成的壁；
[0095]3.在显示区域上并且在壁朝显示区域的侧上沉积ITO — ITO还可被沉积在壁的顶部，即，在面朝第二支撑板的表面上；
[0096]4.在ITO上执行图案化过程以移除像素壁的顶部上的ITO并形成孔；
[0097]5.在完整的衬底的顶部(包括壁朝显示区域和孔区域的侧)上沉积疏水材料(AF1600)。
[0098]以上过程将会形成显示设备，其中电极30’的第二部分基本上延伸至壁的高度。此外，在这个过程中，如图7所不表面层58将为AF1600,正是形成壁和显不区域的表面的表面材料22。
[0099]在一些实施例中，表面层58可以不为AF1600。因此,给定参考标号58的区域中沉积的任何AF1600可以通过反应离子蚀刻、等离子处理或深度UV移除。
[0100]对于具有分立第一壁的配置，即，其中该第一壁并不形成显示区域的完整的周边，诸如图2和4所示那样，存在2个单独SU8沉积步骤。构造显示设备的程序可如下:
[0101]1.在第一支撑板衬底上沉积SU8 ；
[0102]2.在SU8上执行第一光刻过程以限定壁(例如，高度和位置)；
[0103]3.在显示区域上并且在壁朝显示区域的侧上沉积ITO — ITO还将被沉积在壁的顶部，即，在面朝第二支撑板的表面上；
[0104]4.在ITO上执行图案化过程以移除像素壁的顶部、所要求的侧壁上的ITO并形成孔；
[0105]5.在完整的衬底的顶部(包括壁以及孔区域)上沉积疏水材料(AF1600)；
[0106]6.在AF1600层上执行蚀刻过程(诸如反应离子蚀刻(RIE))而为另外SU8沉积激活特定位置；
[0107]7.在第一支撑板衬底上沉积SU8 ；
[0108]8.在SU8上执行第二光刻过程以限定第二像素壁；
[0109]9.回流恢复AF的疏水特性并且硬烤SU8。
[0110]在以上描述中，显示区域已经被描述为是矩形的。将会理解，显示区域可以使用任何特定的多边形。另外，将会清楚，各实施例可适用于其它形状显示区域，诸如圆形、菱形、以及可被用于显示器的任何自定义的形状，例如作为七段显示器的七个元件中一个。
[0111]显示区域可以具有伸长形状，具有电极定位在一个末端的第二部分以及位于定位在另一末端处的第一部分中的孔。这种布置提供对第一流体在显示区域上覆盖的更准确的控制。由此，可以实现更可控的显示效果。可替代地，显示区域可以是伸长的，具有电极沿一侧的相当大的部分来定位的第二部分以及沿另一侧存在的孔。在这种布置中，可以更快地改变显示效果。
[0112]在图6中示出的实施例中，壁延伸以接触第二支撑板4。将会了解，这种布置可与上述任何其它实施例一起使用。
[0113]将会了解，本文所参考的附图是概略的，并且特征的大小和形状仅被清楚指示，而非是将特征表示为在各实施例中出现的那样。
[0114]以上各实施例将理解为说明性的实例，并且可构想另外的实施例。将会理解，可以单独使用或与所述其它特征组合使用与任何一个实施例相关的所述任何特征，并且还可与任何其它实施例或任何其它实施例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外，在不背离所附权利要求书的范围的情况下，还可采用以上未描述的等同物和变体形式。
【权利要求】
1.一种包括图像元素的电湿润显示设备，所述图像元素包括: 第一支撑板和第二支撑板； 空间，所述空间在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间，所述空间包括第一流体以及与所述第一流体不可混溶的第二流体； 其中所述第一支撑板包括: 显示区域，所述显示区域邻接所述空间，所述第一流体限制在所述显示区域内，所述显示区域具有第一表面，所述第一表面邻接所述空间； 壁，所述壁从所述第一支撑板突出并沿着所述显示区域的周边的至少一部分在所述显示区域外部形成，所述壁具有朝所述显示区域并邻接所述空间的第二表面；以及 包括至少第一部分和第二部分的电极，所述第一部分是与所述第一表面相邻并且所述第二部分是与所述第二表面的至少一部分相邻，其中所述第二部分的包括所述第二部分的截面的长边的表面面朝所述显示区域。
2.根据权利要求1所述的电湿润显示设备，其中比起所述第二流体，所述第一表面以及所述第二表面的至少一区段更多地被所述第一流体湿润，其中所述电极的所述第二部分是与所述第二表面的所述区段的至少一部分相邻。
3.根据权利要求2所述的电湿润显示设备，其中当所述电极与所述第二流体之间存在零电压时，所述第二表面的所述区段基本上延伸至所述第一流体、所述第二流体和所述第二表面之间的交界线。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电湿润显示设备，其中当所述电极与所述第二流体之间存在零电压时，所述电极的所述第二部分基本上延伸至与所述第一流体、所述第二流体和所述第二表面之间的交界线相邻的位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述显示区域的所述周边形成多边形并且所述第二部分是与第二表面的从所述多边形的一边的至少一部分延伸的一部分相邻。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述显示区域的所述周边形成多边形并且所述第二部分是与第二表面的从所述多边形的两边中的每边与所述多边形的第一拐角相邻的至少一部分延伸的一部分相邻。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的电湿润显示设备，其中所述第一部分包括被布置成与所述多边形的与所述第二部分相对的一部分相邻的孔。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述第二表面和所述电极的所述第二部分围绕所述显示区域的所述周边而连续。
9.根据权利要求8所述的电湿润显示设备，其中所述第一部分包括处于与所述第一表面的与所述显示区域的所述周边间隔开的一部分相邻的位置的孔。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述第二支撑板包括朝所述第一支撑板突出的突起。
11.根据权利要求7或权利要求9所述的电湿润显示设备，其中所述第二支撑板包括从所述第二支撑板突出的突起，所述突起对准处于所述第一位置的孔。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的电湿润显示设备，其中所述突起被配置成接触所述第一支撑板。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述突起包括第三表面，所述第三表面处于所述突起靠近所述第一支撑板的末端，比起所述第二流体，所述第三表面更多地被所述第一流体湿润。
14.根据权利要求13所述的电湿润显示设备，其中所述突起包括第四表面，所述第四表面处于所述突起靠近所述第二支撑板的末端，比起所述第三表面，所述第四表面更少地被所述第一流体湿润。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述壁延伸以接触所述第二支撑板。
16.根据前述权利要求中任一项所述的电湿润显示设备，其中所述壁包括在面朝所述显示区域的所述边上的反射部分。
17.根据权利要求16所述的电湿润显示设备，其中所述电极的所述第二部分形成所述反射部分。
【文档编号】G02B26/00GK104395811SQ201380031309
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】帕维尔·诺沃泽洛夫, 酒井亨, 丹尼尔·菲古拉, 安德里亚·吉拉尔杜 申请人:利奎阿维斯塔股份有限公司