一种贴片式双稳态被动显示元件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种贴片式双稳态被动显示元件，包括顶部、侧壁、底部、内部和设在底部的电极，该显示元件的内部设有一被周围环境液体所包围的彩色导电液滴，所述显示元件的内部分为遮挡储液区和显示储液区这两个区域，所述彩色导电液滴与该显示元件的关系满足：电极通电时，在电极电场的作用下，所述彩色导电液滴运动至遮挡储液区而使该显示元件呈现环境液体的颜色或运动至显示储液区而使该显示元件呈现彩色导电液滴的颜色；电极断电时，所述彩色导电液滴停止运动而使该显示元件保持断电前的颜色。本发明利用电流体原理，使得显示元件的外观颜色显示彩色导电液滴或者环境液体颜色，显示效果好且功耗较低，可广泛应用于电子元件【技术领域】。
【专利说明】一种贴片式双稳态被动显示元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子元件【技术领域】，尤其是一种贴片式双稳态被动显示元件。
【背景技术】
[0002]贴片式led是采用贴片式封装的发光二极管元件，具有标准的且与贴片式电容、电阻封装兼容的封装方式，广泛用于电路板作为指示灯，或者组合为各种显示结构。但led保持显示状态必须不断耗费电流，另外在户外显示时需要较大亮度才能满足日光环境下的视觉效果，能耗高。
[0003]电流体原理是利用电润湿(又名电湿润)效应改变液体和固体之间接触角，将电场能转换为机械能，从而驱动液体运动。
[0004]电流体显示技术是一种反射式显示，本身不发光，也不需要背光源，有利于提高视觉舒适度，在阳光下也可以清晰显示；相对于其他显示技术，耗能低，响应速度快，无闪烁。
[0005]虽然传统的电流体显示元件的能耗比贴片式led元件的低，但其和贴片式led元件一样，仍需要持续施加恒定的电压才能保持显示状态，功耗仍然较高。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的目的是:提供一种功耗低和显示效果好的贴片式双稳态被动显示元件。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种贴片式双稳态被动显示元件，包括顶部、侧壁、底部、内部和设在底部的电极，该显示元件的内部设有一彩色导电液滴，所述彩色导电液滴被不相溶的环境液体所包围，所述显示元件的内部分为和显示储液区这两个区域，所述彩色导电液滴与该显示元件的关系满足:
电极通电时，在电极电场的作用下，所述彩色导电液滴运动至遮挡储液区而使该显示元件呈现环境液体的颜色或运动至显示储液区而使该显示元件呈现彩色导电液滴的颜色；
电极断电时，所述彩色导电液滴停止运动而使该显示元件保持断电前的颜色。
[0008]进一步，所述电极包括设置在该显示元件底部的第一电极、第二电极和第三电极。
[0009]进一步，所述顶部为多层结构，包括由上而下分布的上盖和上导电层，或者包括由上而下分布的上盖、上导电层、上介电层和上疏水层，所述上导电层与第一电极连接。
[0010]进一步，所述上盖分为与内部显示储液区相对应的第一区域和与内部遮挡储液区相对应的第二区域，所述第一区域的颜色为透明色，所述第二区域的颜色为非透明色。
[0011]进一步，所述底部为多层结构，包括由下而上分布的基底、底导电层、底介电层和底疏水层，所述基底和侧壁为一体化结构。
[0012]进一步，所述底导电层分为与内部显示储液区相对应的第一导电层和与内部遮挡储液区相对应的第二导电层，所述第一导电层与第二电极连接，所述第二导电层与第三电极连接，所述第二电极的面积大于第三电极的面积。
[0013]进一步,所述上疏水层表面和底疏水层表面的水滴接触角均大于110°。
[0014]进一步，所述遮挡储液区的底面积比显示储液区的底面积小，所述遮挡储液区的高度比显示储液区的高度大。
[0015]进一步，所述上盖的第二区域内设有一遮片。
[0016]进一步，所述基底的颜色和环境液体的颜色均为透明色。
[0017]本发明的有益效果是:利用电流体原理，彩色导电液滴在电极电场驱动下快速运动到显示储液区或者遮挡储液区，从而使得显示元件的外观颜色显示彩色导电液滴或者环境液体颜色，不受室内外光照的影响，显示效果好；而且该显示元件在断电时仍能保持断电前的颜色，属于双稳态显示，仅在显示状态发生改变时才需要耗电，功耗较低。进一步，遮挡储液区的底面积比显示储液区的底面积小而高度则比显示储液区的大，提高了显示元件的显示亮度和开口率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]图1为本发明彩色导电液滴的原理图。
[0020]图2为实施例二中单色的贴片式电流体显示元件的整体封装外观图；
图3为实施例二中单色的贴片式电流体显示元件的引脚示意图；
图4为实施例二中单色的贴片式电流体显示元件的整体外观图；
图5为实施例二中彩色的贴片式电流体显示元件的引脚示意图；
图6为实施例二中通过组合而形成的显示屏幕的示意图。
[0021]附图标记如下:1、电流体显示单元；2、遮片；11、上导电层；12、上介电层；13、上疏水层；14、环境液体；15、彩色导电液滴；16、电极；16r、红色电极；16y、黄色电极16b、蓝色电极；17、遮挡储液区；18、显示储液区；162、第二电极；161、第三电极；121、底介电层；131、底疏水层。
【具体实施方式】
[0022]参照图1，一种贴片式双稳态被动显示元件，包括顶部、侧壁、底部、内部和设在底部的电极，该显示元件的内部设有一彩色导电液滴15，所述彩色导电液滴15被不相溶的环境液体14所包围，所述显示元件的内部分为遮挡储液区17和显示储液区18这两个区域，所述彩色导电液滴15与该显示元件的关系满足:
电极通电时，在电极电场的作用下，所述彩色导电液滴15运动至遮挡储液区17而使该显示元件呈现环境液体14的颜色或运动至显示储液区18而使该显示元件呈现彩色导电液滴15的颜色；
电极断电时，所述彩色导电液滴15停止运动而使该显示元件保持断电前的颜色。
[0023]其中，彩色导电液滴15为可导电的水性液体，其颜色可选(可将彩色导电液滴封装为不同颜色来实现彩色显示)。环境液体14是不导电的油性液体，且与所述导电液滴15不相溶。
[0024]参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述电极包括设置在该显示元件底部的第一电极、第二电极162和第三电极161。
[0025]参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述顶部为多层结构，包括由上而下分布的上盖和上导电层11，或者包括由上而下分布的上盖、上导电层11、上介电层12和上疏水层13，所述上导电层11与第一电极连接。
[0026]参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述上盖分为与内部显示储液区18相对应的第一区域和与内部遮挡储液区17相对应的第二区域，所述第一区域的颜色为透明色，所述第二区域的颜色为非透明色。
[0027]其中，上盖由树脂或硅胶材料制成，分为两个独立的区域即第一区域和第二区域。
[0028]参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述底部为多层结构，包括由下而上分布的基底、底导电层、底介电层121和底疏水层131，所述基底和侧壁为一体化结构。
[0029]其中，基底和侧壁采用现有电子元件所经常使用的陶瓷等材料制成。
[0030]参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述底导电层分为与内部显示储液区18相对应的第一导电层和与内部遮挡储液区17相对应的第二导电层,所述第一导电层与第二电极162连接，所述第二导电层与第三电极161连接，所述第二电极162的面积大于第三电极161的面积。
[0031]进一步作为优选的实施方式，所述上疏水层13表面和底疏水层131表面的水滴接触角均大于110°。
[0032]其中，上疏水层13和和底疏水层131可选材料的范围十分广泛，包括Teflon、Parylene、PDMS> Cytop 和 Polyimide 等。
[0033]进一步作为优选的实施方式，所述遮挡储液区17的底面积比显示储液区18的底面积小，所述遮挡储液区17的高度比显示储液区18的高度大。
[0034]参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述上盖的第二区域内设有一遮片2。
[0035]进一步作为优选的实施方式，所述基底的颜色和环境液体14的颜色均为透明色。
[0036]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0037]实施例一
本实施例对本发明的原理及显示状态进行说明。
[0038]本发明一种贴片式双稳态被动显示元件采用了电流体双稳态显示原理，并采用贴片式封装。
[0039]如图1所示，彩色导电液滴15被不相溶的环境液体14包围，通过开关控制底部的电极，可以使彩色导电液滴15运动或者保持在某位置(左或右，即双稳态):假设电极断电时彩色导电液滴15保持在左(即遮挡储液区)，给第一电极(第一电极是与上导电层连接的，图中并没有画出)和第二电极162加电，彩色液滴15将向右运动到第二电极162的上方，即显示储液区18，显示元件呈现彩色液滴的颜色，若此时第一电极和第二电极162断电，则彩色液滴将保持在新的稳态(即显示储液区)，显示元件也会保持彩色液滴的颜色；若电极断电时彩色导电液滴15保持在右(即显示储液区)，给第一电极和第三电极161加电，彩色液滴将向左运动到第三电极161上方，即遮挡储液区17，显示元件呈现环境液体14的颜色，若此时第一电极和第三电极161断电，则彩色液滴将保持在新的稳态(即遮挡储液区)，显示元件也会保持环境液体14的颜色。因此，本发明利用电流体双稳态原理，可实现显示元件在彩色液滴颜色和环境液体颜色间的切换，并且在断电时可保持原有的显示颜色。
[0040]此外，本发明为了提高显示元件的显示亮度和开口率，减少了遮挡储液区的底面积，增加了遮挡储液区的高度，并在遮挡储液区上方上盖的第二区域处增加了一遮片2。当彩色导电液滴15保持在遮片2的下方时，我们看到的显示元件颜色是环境液体14的颜色(一般为透明)；当彩色导电液滴15保持在另一稳态时(即不在遮片2下方时)，我们看到的显示元件颜色是彩色导电液滴15的颜色。
[0041]实施例二
本实施例对本发明的封装进行说明。
[0042]由于本发明的彩色导电液滴颜色可选，因此本发明既可以封装为单色的贴片式电流体显示元件，也可以封装为彩色的贴片式电流体显示元件。
[0043]其中，单色的贴片式电流体显示元件如图2和3所示，其一共有3个引脚。而彩色的贴片式电流体元件则如图4和5所示，其将三种不同颜色(RGB或CMY三原色)的导电液滴封装在一个元件中，通过控制引脚来实现三原色彩色显示。
[0044]本发明的像素点最小可小至0.5到10毫米，可很好地实现高分辨率的显示元件。同时，本发明也可以做成不同规格的贴片式双稳态被动显示元件，并通过组合成应用在不同场合的显示屏幕，如图6所示。
[0045]与传统的电流体显示原理不同，本发明的彩色导电液滴运动到遮挡储液区或显示储液区均在外加电极电场驱动下完成，而不是自然回流，不需要低迟滞角界面材料，这样大大扩展了介电层材料的选择范围，有利于降低元件制造成本。
[0046]本发明通过减少遮挡储液区的底面积和增加遮挡储液区的高度，来提高显示亮度和开口率；并且显示元件外观颜色的变化是双稳态的，即显示元件仅在状态切换时耗电，其可稳定保持在显示元件“开”(彩色导电液滴位于显示储液区)和“关”(彩色导电液滴位于遮挡储液区)的状态不需要耗费电能，可大大降低电量消耗，并简化驱动硬件。
[0047]本发明的元件响应时间在20ms以内，较容易实现视频的快速显示；外形与LED显示元件相似，可以应用到各种电子产品中来指示状态，也可通过多个显示元件组合为阵列显示屏，来克服LED阵列显示屏的高功耗及光污染的弊端。
[0048]本发明与传统的贴片式LED显示元件相比，具有以下特点:双稳态显示，显示状态不变则不需要耗电，功耗低；显示依靠反射环境光，不发光不发热，室内室外都能有很好的显示效果。
[0049]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:包括顶部、侧壁、底部、内部和设在底部的电极，该显示元件的内部设有一彩色导电液滴(15)，所述彩色导电液滴(15)被不相溶的环境液体(14)所包围，所述显示元件的内部分为遮挡储液区(17)和显示储液区(18)这两个区域，所述彩色导电液滴(15)与该显示元件的关系满足: 电极通电时，在电极电场的作用下，所述彩色导电液滴(15)运动至遮挡储液区(17)而使该显示元件呈现环境液体(14)的颜色或运动至显示储液区(18)而使该显示元件呈现彩色导电液滴(15)的颜色； 电极断电时，所述彩色导电液滴(15)停止运动而使该显示元件保持断电前的颜色。
2.根据权利要求1所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述电极包括设置在该显示元件底部的第一电极、第二电极(162)和第三电极(161)。
3.根据权利要求2所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述顶部为多层结构，包括由上而下分布的上盖和上导电层(11 )，或者包括由上而下分布的上盖、上导电层(11)、上介电层(12)和上疏水层(13)，所述上导电层(11)与第一电极连接。
4.根据权利要求3所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述上盖分为与内部显示储液区(18)相对应的第一区域和与内部遮挡储液区(17)相对应的第二区域，所述第一区域的颜色为透明色，所述第二区域的颜色为非透明色。
5.根据权利要求4所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述底部为多层结构，包括由下而上分布的基底、底导电层、底介电层(121)和底疏水层(131)，所述基底和侧壁为一体化结构。
6.根据权利要求5所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述底导电层分为与内部显示储液区(18)相对应的第一导电层和与内部遮挡储液区(17)相对应的第二导电层，所述第一导电层与第二电极(162)连接，所述第二导电层与第三电极(161)连接，所述第二电极(162)的面积大于第三电极(161)的面积。
7.根据权利要求6所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述上疏水层(13)表面和底疏水层(131)表面的水滴接触角均大于110°。
8.根据权利要求7所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述遮挡储液区(17)的底面积比显示储液区(18)的底面积小，所述遮挡储液区(17)的高度比显示储液区(18)的高度大。
9.根据权利要求4-8任一项所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述上盖的第二区域内设有一遮片(2)。
10.根据权利要求5-8任一项所述的一种贴片式双稳态被动显示元件，其特征在于:所述基底的颜色和环境液体(14)的颜色均为透明色。
【文档编号】G02B26/02GK104199185SQ201410339904
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】白鹏飞, 朱霞, 周国富 申请人:华南师范大学, 深圳市国华光电科技有限公司, 深圳市国华光电研究所