CN101373265B - 电湿润式显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电湿润式显示装置，其包括多个像素单元，至少一像素单元包括一第一基板、一与该第一基板相对的第二基板、一导电的第一液体、一与该第一液体互不相融的非极性的第二液体和一电极，该第一液体和该第二液体夹在该第一基板与该第二基板之间，该电极设置在该第二基板靠近该第一基板的表面，且该电极包括一缺口，其中，该电极对应该缺口的边缘的形状与该第二液体收缩至该缺口后其边缘的形状对应。

Description

电湿润式显示装置
技术领域
本发明是关于一种电湿润式显示装置。
背景技术
如今，诸多光电技术正在快速的发展且应用来下一代平板显示器，如投影显示器(Projection Display)、可挠式显示器(FlexibleDispaly)等。在此环境下，一种基于电湿润原理的显示装置由于其响应速度快、视角广、耗电量小、轻薄便携等优点受到广泛的关注。
请参阅图1，是一种现有技术揭示的基于电湿润原理的反射式显示装置的平面结构示意图。该显示装置1包括多个呈矩阵排列的像素单元10，通过控制该像素单元10显示不同的灰阶以组成该显示装置1所需显示的画面。
请参阅图2，是图1所示显示装置1的一像素单元10的放大剖视结构示意图。该像素单元10包括一上基板11、一与其相对的下基板12和设置在该二基板11、12之间的四侧壁13，该四侧壁13依序首尾相接与该二基板11、12形成一收容空间14。该上基板11是使用透明材料制成，如玻璃或塑料。
该收容空间14由互不相融(Immiscible)的一第一液体15和一第二液体16充满。例如，该第一液体15可以是导电的水，该第二液体16可以是黑色的油。
该下基板12邻近该收容空间14的表面依序设置有一反射层121、一透明电极层122和一绝缘层123。该反射层121是高反率材料制成，该透明电极层122可以由氧化铟锡(ITO)制成。该绝缘层123是由疏水性(Hydrophobic)材料制成，如无定型的含氟聚合物(Amorphous Fluoropolymer)。
由于该绝缘层123的疏水性，即由于该绝缘层123、第一液体15和第二液体16三者之间的表面张力(Interfacial Tension)作用，该第二液体16充分覆盖该绝缘层123。由于该第二液体16呈黑色，吸收了绝大部分自该上基板12方向射入的光束，故此时的像素单元10为暗态(Off State)。
请一起参阅图3，是图2所示像素单元10亮态结构示意图。当一电压差加载在该第一液体15与该透明电极层122上时，电荷的重新分布破坏了暗态时分子张力的平衡态，即此时电势能的介入使该绝缘层123与第一液体15倾向于接触，故该第一液体15将该第二液体16排开，从而自该上基板12方向射入的光束经过上述被排开的部分所对应的反射层121反射，实现亮态(On State)。
请参阅图4，是图1所示显示装置显示亮态时的示意图。但是，该显示装置1存在一缺陷，即该第二液体16被排开的方向无法确定。上述问题容易造成画面辉度不都，影响显示效果。故业界提出不同的方案来解决上述问题。
请参阅图5，是另一种现有技术揭示的电湿润式显示装置的一像素单元的结构示意图。该像素单元20与像素单元10的区别在于：该透明电极层222并未完全遍及该像素单元20，即该透明电极层222具有一呈矩形状的缺口229，该缺口229位于该像素单元20的角落。该像素单元20在亮态时，由于该缺口229处在亮态时不会聚集电荷，故对应位置的绝缘层(图未示)仍维持疏水性，该第二液体(图未示)会向该缺口229方向收缩。
但是，由于液体本身存在表面张力和物体总是倾向于处在能量较小的稳定态的物理原理，液体本身的形状有趋向于表面积最小使得液体表面能最小的物理性质。同时又有基本几何原理：在体积一定的条件下，球体的表面积最小。故该像素单元20在亮态时，位于该缺口229范围内的该第二液体更加倾向于呈球状，而非呈缺口229所界定的矩形。因此，该透明电极层222在该缺口229处的形状对于该第二液体收缩至稳定状态和维持在该稳定状态作用力较差，进而使该第二液体亮态时的稳定性较低。
发明内容
为了解决上述第二液体稳定性较低的问题，有必要提供一种稳定性较高的电湿润式显示装置。
一种电湿润式显示装置，其包括多个像素单元，至少一像素单元包括一第一基板、一与该第一基板相对的第二基板、一导电的第一液体、一与该第一液体互不相融的非极性的第二液体和一电极，该第一液体和该第二液体夹在该第一基板与该第二基板之间，该电极设置在该第二基板靠近该第一基板的表面，且该电极包括一缺口，其中，该电极对应该缺口的边缘的形状为曲心位于该缺口一侧的曲线，该第二液体收缩至该缺口后其边缘的形状与该曲线对应。
与现有技术相比，本发明的电湿润式显示装置由于其电极具有一的缺口，且使该第二液体在收缩至该缺口处后的形状与该电极的边缘对应，进而使电极产生的电场对该第二液体维持力增强，故该第二液体稳定性较佳。
附图说明
图1是一种现有技术揭示的基于电湿润原理的反射式显示装置的平面结构示意图。
图2是图1所示显示装置的一像素单元的放大剖视结构示意图。
图3是图2所示像素单元亮态结构示意图。
图4是图1所示显示装置显示亮态时的示意图。
图5是另一种现有技术揭示的电湿润式显示装置的一像素单元的结构示意图。
图6是本发明电湿润式显示装置第一实施方式的一像素单元的结构示意图。
图7是图6所示像素单元结构的平面示意图。
图8是本发明电湿润式显示装置第二实施方式的一像素单元的结构示意图。
图9是本发明电湿润式显示装置第三实施方式的一像素单元的结构示意图。
图10是本发明电湿润式显示装置第四实施方式的一像素单元的结构示意图。
图11是本发明电湿润式显示装置第五实施方式的一像素单元的结构示意图。
具体实施方式
本发明电湿润式显示装置第一实施方式的电湿润式显示装置包括多个呈矩阵排列的像素单元40(见图6)，通过控制该像素单元40显示不同的灰阶以组成该电湿润式显示装置所需显示的画面。
请参阅图6，是本发明电湿润式显示装置第一实施方式的一像素单元的结构示意图。该像素单元40包括一上基板41、一与其相对的下基板42和设置在该二基板41、42之间的多个侧壁43，该多个侧壁43依序首尾相接与该二基板41、42形成一收容空间44。该上基板41是使用透明材料制成，如玻璃或塑料。
该收容空间44由互不相融的一第一液体45和一第二液体46充满。该第一液体45可以是水或盐溶液等导电液体或极性液体，如氯化钾(KCl)溶解在水和普通酒精(Ethyl Alcohol)混合液后所形成的溶液。该第二液体46可以是着黑色的链烷或烷烃(Alkane)等非极性液体，如十六烷(Hexadecane)或油，以作为一种遮蔽液体。
该第二基板42靠近该第一液体45的表面上依序设置有一电极421和一绝缘层422，该电极421设置在该第二基板42，该绝缘层422设置在该电极421上并遍及整个像素单元40。该绝缘层422由疏水性材料制成，如无定型的含氟聚合物。
请参阅图7，是图6所示像素单元结构的平面示意图。该电极421包括一扇形的缺口429，该缺口429设置在该像素单元40的角落处。具体的，该扇形的缺口429为一圆心位于该像素单元40底角，两边沿该像素单元40边缘的四分之一圆。故该电极421对应该缺口429处的边缘为该四分之一圆的圆弧，即该电极421对应该缺口429的边缘为一曲线，且该曲线的曲率为一定值，曲心固定在该像素电极40对应该缺口429的底角。
当该像素单元40显示暗态时，该导电的第一液体45与该电极421电压相同，两者之间不存在库伦力。由于具有疏水性的该绝缘层422遍及整个像素单元40，使该第二液体46均匀覆盖在该绝缘层422，并将该第一液体45排挤到该第二液体46与该第一基板41之间。由于该第二液体46着黑色，故该像素单元40显示暗态。
当该像素单元40显示亮态时，该导电的第一液体45与该电极421之间加载一电压差，使该第一液体45与该电极421各自带有极性相反的电荷。由于该电极421与其所对应区域的第一液体45受到库伦吸引力作用，使对应该电极421位置的第一液体45将该第二液体46排向该缺口429。故该像素单元40显示亮态。
该第二液体46被排挤至该缺口429处后，该第二液体46与该电极421交界处由于没有受到像素单元40侧壁43的约束，故会自然呈现一弧形的边界使其表面能最小。由于该电极421对应该缺口429处的边缘也为一与其形状较对应的圆弧，故可以提供充分的电场维持该第二液体46的形状。
相较于现有技术，本发明电湿润式显示装置由于其电极421具有一设置在像素单元40角落的扇形的缺口429，该电极421对应该缺口429的边缘为弧形，使该第二液体46在收缩至该缺口429处后的形状在该电极421的边缘对应，故该第二液体46稳定性较佳。
此外，在暗态(该第二液体46覆盖整个像素单元40)转换至亮态(该第二液体46收缩并稳定在该缺口429处)的过程中，该第二液体46所经过的区域都对应设置有该电极421来进行驱动，故该电湿润式显示装置响应速度较佳。
请参阅图8，是本发明电湿润式显示装置第二实施方式的一像素单元的结构示意图。该电湿润式显示装置与第一实施方式的电湿润式显示装置的主要区别在于：电极521包括一位于像素单元50一边缘处的缺口529，该电极521对应该缺口529的边缘为一弧形曲线，该曲线的曲心位于该缺口529一侧，使该弧形边缘为一内凹的弧形。
请参阅图9，是本发明电湿润式显示装置第三实施方式的一像素单元的结构示意图。该电湿润式显示装置与第一实施方式的电湿润式显示装置的主要区别在于：电极621包括一位于像素单元60中心处的圆形的缺口629，即该电极621对应该缺口629的边缘为一圆形。
本发明电湿润式显示装置并不限于上述实施方式的所述。上述实施方式的电极421、521、621对应该缺口429、529、629位置的边缘都为一可微分的曲线，该可微分的曲线指曲线上除去两端点外没有奇点存在，呈一平滑弯曲的曲线。且该曲线的曲心都位于该缺口429、529、629一侧，使该电极421、521、621的边缘呈凹形。故可确定，凡是使电极对应缺口位置的边缘的形状与第二液体收缩至缺口处稳定后的形状相对应，都属于本发明电湿润式显示装置较佳实施方式的范畴。
请参阅图10，是本发明电湿润式显示装置第四实施方式的一像素单元的结构示意图。该电湿润式显示装置与第一实施方式的电湿润式显示装置的主要区别在于：电极721包括一位于像素单元70角落的缺口729。该电极721对应该缺口729位置的边缘为一分段可微的曲线，即由多段圆弧连接而成。该分段可微的曲线指曲线上除去两端点外存在奇点，端点与奇点之间或奇点与奇点之间的曲线为可微分的平滑弯曲的曲线。
请参阅图11，是本发明电湿润式显示装置第五实施方式的一像素单元的结构示意图。该电湿润式显示装置与第一实施方式的电湿润式显示装置的主要区别在于：该电极821包括一多边形的缺口829，该缺口829设置在该像素单元80的角落处。该电极821对应该缺口829的边缘为一由多个直线段连成的折线，且二相邻直线段夹角为钝角。

Claims (7)

1.一种电湿润式显示装置，其包括多个像素单元，至少一像素单元包括一第一基板、一与该第一基板相对的第二基板、一导电的第一液体、一与该第一液体互不相融的非极性的第二液体和一电极，该第一液体和该第二液体夹在该第一基板与该第二基板之间，该电极设置在该第二基板靠近该第一基板的表面，且该电极包括一缺口，其特征在于：该电极对应该缺口的边缘的形状为曲心位于该缺口一侧的曲线，该第二液体收缩至该缺口后其边缘的形状与该曲线对应。
2.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该电极对应该缺口的边缘为一可微分的曲线。
3.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该电极对应该缺口的边缘为一分段可微分的曲线。
4.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该缺口设置在该像素单元角落处。
5.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该缺口设置在该像素单元一边缘处。
6.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该缺口设置在该像素单元中心处。
7.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该电极对应该缺口的边缘为多个直线段连成的折线，且二相邻直线段夹角为钝角。
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