一種貼片式雙穩態被動顯示元件的製作方法

2023-06-24 07:39:21 2

一種貼片式雙穩態被動顯示元件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種貼片式雙穩態被動顯示元件，包括頂部、側壁、底部、內部和設在底部的電極，該顯示元件的內部設有一被周圍環境液體所包圍的彩色導電液滴，所述顯示元件的內部分為遮擋儲液區和顯示儲液區這兩個區域，所述彩色導電液滴與該顯示元件的關係滿足：電極通電時，在電極電場的作用下，所述彩色導電液滴運動至遮擋儲液區而使該顯示元件呈現環境液體的顏色或運動至顯示儲液區而使該顯示元件呈現彩色導電液滴的顏色；電極斷電時，所述彩色導電液滴停止運動而使該顯示元件保持斷電前的顏色。本發明利用電流體原理，使得顯示元件的外觀顏色顯示彩色導電液滴或者環境液體顏色，顯示效果好且功耗較低，可廣泛應用於電子元件【技術領域】。
【專利說明】一種貼片式雙穩態被動顯示元件

【技術領域】
[0001]本發明涉及電子元件【技術領域】，尤其是一種貼片式雙穩態被動顯示元件。

【背景技術】
[0002]貼片式led是採用貼片式封裝的發光二極體元件，具有標準的且與貼片式電容、電阻封裝兼容的封裝方式，廣泛用於電路板作為指示燈，或者組合為各種顯示結構。但led保持顯示狀態必須不斷耗費電流，另外在戶外顯示時需要較大亮度才能滿足日光環境下的視覺效果，能耗高。
[0003]電流體原理是利用電潤溼(又名電溼潤)效應改變液體和固體之間接觸角，將電場能轉換為機械能，從而驅動液體運動。
[0004]電流體顯示技術是一種反射式顯示，本身不發光，也不需要背光源，有利於提高視覺舒適度，在陽光下也可以清晰顯示；相對於其他顯示技術，耗能低，響應速度快，無閃爍。
[0005]雖然傳統的電流體顯示元件的能耗比貼片式led元件的低，但其和貼片式led元件一樣，仍需要持續施加恆定的電壓才能保持顯示狀態，功耗仍然較高。


【發明內容】

[0006]為了解決上述技術問題，本發明的目的是:提供一種功耗低和顯示效果好的貼片式雙穩態被動顯示元件。
[0007]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
一種貼片式雙穩態被動顯示元件，包括頂部、側壁、底部、內部和設在底部的電極，該顯示元件的內部設有一彩色導電液滴，所述彩色導電液滴被不相溶的環境液體所包圍，所述顯示元件的內部分為和顯示儲液區這兩個區域，所述彩色導電液滴與該顯示元件的關係滿足:
電極通電時，在電極電場的作用下，所述彩色導電液滴運動至遮擋儲液區而使該顯示元件呈現環境液體的顏色或運動至顯示儲液區而使該顯示元件呈現彩色導電液滴的顏色；
電極斷電時，所述彩色導電液滴停止運動而使該顯示元件保持斷電前的顏色。
[0008]進一步，所述電極包括設置在該顯示元件底部的第一電極、第二電極和第三電極。
[0009]進一步，所述頂部為多層結構，包括由上而下分布的上蓋和上導電層，或者包括由上而下分布的上蓋、上導電層、上介電層和上疏水層，所述上導電層與第一電極連接。
[0010]進一步，所述上蓋分為與內部顯示儲液區相對應的第一區域和與內部遮擋儲液區相對應的第二區域，所述第一區域的顏色為透明色，所述第二區域的顏色為非透明色。
[0011]進一步，所述底部為多層結構，包括由下而上分布的基底、底導電層、底介電層和底疏水層，所述基底和側壁為一體化結構。
[0012]進一步，所述底導電層分為與內部顯示儲液區相對應的第一導電層和與內部遮擋儲液區相對應的第二導電層，所述第一導電層與第二電極連接，所述第二導電層與第三電極連接，所述第二電極的面積大於第三電極的面積。
[0013]進一步,所述上疏水層表面和底疏水層表面的水滴接觸角均大於110°。
[0014]進一步，所述遮擋儲液區的底面積比顯示儲液區的底面積小，所述遮擋儲液區的高度比顯示儲液區的高度大。
[0015]進一步，所述上蓋的第二區域內設有一遮片。
[0016]進一步，所述基底的顏色和環境液體的顏色均為透明色。
[0017]本發明的有益效果是:利用電流體原理，彩色導電液滴在電極電場驅動下快速運動到顯示儲液區或者遮擋儲液區，從而使得顯示元件的外觀顏色顯示彩色導電液滴或者環境液體顏色，不受室內外光照的影響，顯示效果好；而且該顯示元件在斷電時仍能保持斷電前的顏色，屬於雙穩態顯示，僅在顯示狀態發生改變時才需要耗電，功耗較低。進一步，遮擋儲液區的底面積比顯示儲液區的底面積小而高度則比顯示儲液區的大，提高了顯示元件的顯示亮度和開口率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0019]圖1為本發明彩色導電液滴的原理圖。
[0020]圖2為實施例二中單色的貼片式電流體顯示元件的整體封裝外觀圖；
圖3為實施例二中單色的貼片式電流體顯示元件的引腳示意圖；
圖4為實施例二中單色的貼片式電流體顯示元件的整體外觀圖；
圖5為實施例二中彩色的貼片式電流體顯示元件的引腳示意圖；
圖6為實施例二中通過組合而形成的顯示屏幕的示意圖。
[0021]附圖標記如下:1、電流體顯示單元；2、遮片；11、上導電層；12、上介電層；13、上疏水層；14、環境液體；15、彩色導電液滴；16、電極；16r、紅色電極；16y、黃色電極16b、藍色電極；17、遮擋儲液區；18、顯示儲液區；162、第二電極；161、第三電極；121、底介電層；131、底疏水層。

【具體實施方式】
[0022]參照圖1，一種貼片式雙穩態被動顯示元件，包括頂部、側壁、底部、內部和設在底部的電極，該顯示元件的內部設有一彩色導電液滴15，所述彩色導電液滴15被不相溶的環境液體14所包圍，所述顯示元件的內部分為遮擋儲液區17和顯示儲液區18這兩個區域，所述彩色導電液滴15與該顯示元件的關係滿足:
電極通電時，在電極電場的作用下，所述彩色導電液滴15運動至遮擋儲液區17而使該顯示元件呈現環境液體14的顏色或運動至顯示儲液區18而使該顯示元件呈現彩色導電液滴15的顏色；
電極斷電時，所述彩色導電液滴15停止運動而使該顯示元件保持斷電前的顏色。
[0023]其中，彩色導電液滴15為可導電的水性液體，其顏色可選(可將彩色導電液滴封裝為不同顏色來實現彩色顯示)。環境液體14是不導電的油性液體，且與所述導電液滴15不相溶。
[0024]參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述電極包括設置在該顯示元件底部的第一電極、第二電極162和第三電極161。
[0025]參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述頂部為多層結構，包括由上而下分布的上蓋和上導電層11，或者包括由上而下分布的上蓋、上導電層11、上介電層12和上疏水層13，所述上導電層11與第一電極連接。
[0026]參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述上蓋分為與內部顯示儲液區18相對應的第一區域和與內部遮擋儲液區17相對應的第二區域，所述第一區域的顏色為透明色，所述第二區域的顏色為非透明色。
[0027]其中，上蓋由樹脂或矽膠材料製成，分為兩個獨立的區域即第一區域和第二區域。
[0028]參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述底部為多層結構，包括由下而上分布的基底、底導電層、底介電層121和底疏水層131，所述基底和側壁為一體化結構。
[0029]其中，基底和側壁採用現有電子元件所經常使用的陶瓷等材料製成。
[0030]參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述底導電層分為與內部顯示儲液區18相對應的第一導電層和與內部遮擋儲液區17相對應的第二導電層,所述第一導電層與第二電極162連接，所述第二導電層與第三電極161連接，所述第二電極162的面積大於第三電極161的面積。
[0031]進一步作為優選的實施方式，所述上疏水層13表面和底疏水層131表面的水滴接觸角均大於110°。
[0032]其中，上疏水層13和和底疏水層131可選材料的範圍十分廣泛，包括Teflon、Parylene、PDMS> Cytop 和 Polyimide 等。
[0033]進一步作為優選的實施方式，所述遮擋儲液區17的底面積比顯示儲液區18的底面積小，所述遮擋儲液區17的高度比顯示儲液區18的高度大。
[0034]參照圖1，進一步作為優選的實施方式，所述上蓋的第二區域內設有一遮片2。
[0035]進一步作為優選的實施方式，所述基底的顏色和環境液體14的顏色均為透明色。
[0036]下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0037]實施例一
本實施例對本發明的原理及顯示狀態進行說明。
[0038]本發明一種貼片式雙穩態被動顯示元件採用了電流體雙穩態顯示原理，並採用貼片式封裝。
[0039]如圖1所示，彩色導電液滴15被不相溶的環境液體14包圍，通過開關控制底部的電極，可以使彩色導電液滴15運動或者保持在某位置(左或右，即雙穩態):假設電極斷電時彩色導電液滴15保持在左(即遮擋儲液區)，給第一電極(第一電極是與上導電層連接的，圖中並沒有畫出)和第二電極162加電，彩色液滴15將向右運動到第二電極162的上方，即顯示儲液區18，顯示元件呈現彩色液滴的顏色，若此時第一電極和第二電極162斷電，則彩色液滴將保持在新的穩態(即顯示儲液區)，顯示元件也會保持彩色液滴的顏色；若電極斷電時彩色導電液滴15保持在右(即顯示儲液區)，給第一電極和第三電極161加電，彩色液滴將向左運動到第三電極161上方，即遮擋儲液區17，顯示元件呈現環境液體14的顏色，若此時第一電極和第三電極161斷電，則彩色液滴將保持在新的穩態(即遮擋儲液區)，顯示元件也會保持環境液體14的顏色。因此，本發明利用電流體雙穩態原理，可實現顯示元件在彩色液滴顏色和環境液體顏色間的切換，並且在斷電時可保持原有的顯示顏色。
[0040]此外，本發明為了提高顯示元件的顯示亮度和開口率，減少了遮擋儲液區的底面積，增加了遮擋儲液區的高度，並在遮擋儲液區上方上蓋的第二區域處增加了一遮片2。當彩色導電液滴15保持在遮片2的下方時，我們看到的顯示元件顏色是環境液體14的顏色(一般為透明)；當彩色導電液滴15保持在另一穩態時(即不在遮片2下方時)，我們看到的顯示元件顏色是彩色導電液滴15的顏色。
[0041]實施例二
本實施例對本發明的封裝進行說明。
[0042]由於本發明的彩色導電液滴顏色可選，因此本發明既可以封裝為單色的貼片式電流體顯示元件，也可以封裝為彩色的貼片式電流體顯示元件。
[0043]其中，單色的貼片式電流體顯示元件如圖2和3所示，其一共有3個引腳。而彩色的貼片式電流體元件則如圖4和5所示，其將三種不同顏色(RGB或CMY三原色)的導電液滴封裝在一個元件中，通過控制引腳來實現三原色彩色顯示。
[0044]本發明的像素點最小可小至0.5到10毫米，可很好地實現高解析度的顯示元件。同時，本發明也可以做成不同規格的貼片式雙穩態被動顯示元件，並通過組合成應用在不同場合的顯示屏幕，如圖6所示。
[0045]與傳統的電流體顯示原理不同，本發明的彩色導電液滴運動到遮擋儲液區或顯示儲液區均在外加電極電場驅動下完成，而不是自然回流，不需要低遲滯角界面材料，這樣大大擴展了介電層材料的選擇範圍，有利於降低元件製造成本。
[0046]本發明通過減少遮擋儲液區的底面積和增加遮擋儲液區的高度，來提高顯示亮度和開口率；並且顯示元件外觀顏色的變化是雙穩態的，即顯示元件僅在狀態切換時耗電，其可穩定保持在顯示元件「開」(彩色導電液滴位於顯示儲液區)和「關」(彩色導電液滴位於遮擋儲液區)的狀態不需要耗費電能，可大大降低電量消耗，並簡化驅動硬體。
[0047]本發明的元件響應時間在20ms以內，較容易實現視頻的快速顯示；外形與LED顯示元件相似，可以應用到各種電子產品中來指示狀態，也可通過多個顯示元件組合為陣列顯示屏，來克服LED陣列顯示屏的高功耗及光汙染的弊端。
[0048]本發明與傳統的貼片式LED顯示元件相比，具有以下特點:雙穩態顯示，顯示狀態不變則不需要耗電，功耗低；顯示依靠反射環境光，不發光不發熱，室內室外都能有很好的顯示效果。
[0049]以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
【權利要求】
1.一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:包括頂部、側壁、底部、內部和設在底部的電極，該顯示元件的內部設有一彩色導電液滴(15)，所述彩色導電液滴(15)被不相溶的環境液體(14)所包圍，所述顯示元件的內部分為遮擋儲液區(17)和顯示儲液區(18)這兩個區域，所述彩色導電液滴(15)與該顯示元件的關係滿足: 電極通電時，在電極電場的作用下，所述彩色導電液滴(15)運動至遮擋儲液區(17)而使該顯示元件呈現環境液體(14)的顏色或運動至顯示儲液區(18)而使該顯示元件呈現彩色導電液滴(15)的顏色； 電極斷電時，所述彩色導電液滴(15)停止運動而使該顯示元件保持斷電前的顏色。
2.根據權利要求1所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述電極包括設置在該顯示元件底部的第一電極、第二電極(162)和第三電極(161)。
3.根據權利要求2所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述頂部為多層結構，包括由上而下分布的上蓋和上導電層(11 )，或者包括由上而下分布的上蓋、上導電層(11)、上介電層(12)和上疏水層(13)，所述上導電層(11)與第一電極連接。
4.根據權利要求3所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述上蓋分為與內部顯示儲液區(18)相對應的第一區域和與內部遮擋儲液區(17)相對應的第二區域，所述第一區域的顏色為透明色，所述第二區域的顏色為非透明色。
5.根據權利要求4所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述底部為多層結構，包括由下而上分布的基底、底導電層、底介電層(121)和底疏水層(131)，所述基底和側壁為一體化結構。
6.根據權利要求5所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述底導電層分為與內部顯示儲液區(18)相對應的第一導電層和與內部遮擋儲液區(17)相對應的第二導電層，所述第一導電層與第二電極(162)連接，所述第二導電層與第三電極(161)連接，所述第二電極(162)的面積大於第三電極(161)的面積。
7.根據權利要求6所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述上疏水層(13)表面和底疏水層(131)表面的水滴接觸角均大於110°。
8.根據權利要求7所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述遮擋儲液區(17)的底面積比顯示儲液區(18)的底面積小，所述遮擋儲液區(17)的高度比顯示儲液區(18)的高度大。
9.根據權利要求4-8任一項所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述上蓋的第二區域內設有一遮片(2)。
10.根據權利要求5-8任一項所述的一種貼片式雙穩態被動顯示元件，其特徵在於:所述基底的顏色和環境液體(14)的顏色均為透明色。
【文檔編號】G02B26/02GK104199185SQ201410339904
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】白鵬飛, 朱霞, 周國富 申請人:華南師範大學, 深圳市國華光電科技有限公司, 深圳市國華光電研究所