電潤濕顯示裝置

電潤濕技術(shù)提供一種基于電潤濕技術(shù)的顯示單元，包括流體腔室和電極結(jié)構(gòu)，其中流體腔室包含導(dǎo)電的第一流體和至少兩種不導(dǎo)電流體，流體相互接觸且不可混溶，每種不導(dǎo)電流體之間具有不同的光學(xué)特性;其中電極結(jié)構(gòu)包含與第一流體接觸的第一電極和設(shè)置在腔室壁處的第二電極裝置，并且腔室壁在它的相對(duì)的端部設(shè)置有兩個(gè)開口，

所述開口利用外部流體管相互連接，使不導(dǎo)電流體進(jìn)出腔室流通;上述流體管的管壁是透明材料制成的，以流體管為觀察面。在電極上加上電壓，通過產(chǎn)生的電潤濕效應(yīng)驅(qū)動(dòng)流體在膠室和流體管中流動(dòng)，使面向觀察面的流體管表現(xiàn)出不同的光學(xué)特性。采用本發(fā)明至少一個(gè)基于電潤濕技術(shù)的顯示單元實(shí)現(xiàn)了一種基于電潤濕技術(shù)的低能耗顯示裝置。

電潤濕技術(shù)(被LG和飛利浦采用)層帶有顏色的扁平薄膜就是個(gè)有色像素點(diǎn)。施加電壓后彩色油的表面張力發(fā)生改變轉(zhuǎn)移到旁邊該像素點(diǎn)變成白色。當(dāng)緩慢，因此在"翻轉(zhuǎn)"書頁時(shí)候，你通常需要等待幾秒鐘的時(shí)間，這種速度肯定無法滿足視頻播放的需要。電潤濕技術(shù):油的移動(dòng)由飛利浦實(shí)驗(yàn)室剝離出來的專業(yè)顯示器公司uquavlsIa的顯示器采用了另外一種彩色顯示技術(shù)--"電潤濕"(E}ecfrowB甘lnq)。飛利浦擁有的這項(xiàng)專利使用了一種可以把水從表面排除、以油膜作為介質(zhì)的高疏水材料，形成分離的油相和水相，抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變(放名"電潤濕")，令表面變得更親水(濕潤)。

原則上可以給予像素任何想要的顏色，從而獲得各種顯示結(jié)果。電潤濕借助控制電壓來控制被包圍的液體的表層，從而導(dǎo)致像素的變化。當(dāng)沒有施加電壓時(shí)，有顏色的液體與不親水且絕緣的電極外層間，形成一層扁平薄膜，就是一個(gè)有色的像素點(diǎn)。當(dāng)在電極與液體之間施MOD(被高通采用)新電腦玻璃基板與反光導(dǎo)電隔膜間通過氣隙隔離.當(dāng)氣隙厚度減小形成離析態(tài)時(shí)可見光干涉減弱.像素點(diǎn)變黑。

加電壓時(shí)，液體與電極外層接觸面的張力會(huì)產(chǎn)生改變，結(jié)果是其原來的靜Ih狀態(tài)不再穩(wěn)定，令液體移至旁邊，造成一個(gè)部份透明的像素點(diǎn)。j一糾j叫÷:移動(dòng)的硇I搬除了電泳和電濕潤之外，還有很多公司和機(jī)構(gòu)在致力于開發(fā)各種采用新型像素材料和特殊結(jié)構(gòu)的反射型彩色顯示電子紙技術(shù)，其中比較成功的是高通公司的干涉儀調(diào)節(jié)器顯示技術(shù)(1n旭r旭rome州cModu【afor，IMOD)。

高通推出的M舊sol系列電子紙產(chǎn)品就采用了lMOD技術(shù)，lMOD像素的基本結(jié)構(gòu)是被薄膜覆蓋的玻璃基板，基板上是一層反光導(dǎo)電隔膜，這層隔膜與玻璃基板間通過氣隙隔離。在開肩狀態(tài)，像素是明亮的，通過基于氣隙厚度的薄膜干涉來產(chǎn)生色彩。向玻璃基板上的隔膜和薄膜加載電壓，隔膜被靜電吸引到玻璃上。當(dāng)氣隙厚度減到很小時(shí)，可見光干涉減弱，導(dǎo)致像素變黑。lMOD屬于反射式顯示技術(shù)，是一種新的顯示技術(shù)，即便是在陽光照劓"r，它也能使手機(jī)的顯示器清晰銳麗。它展現(xiàn)色彩的過程與蝴蝶翅膀的閃閃發(fā)光原理相同，IMOD采用了一組微觀顯示結(jié)構(gòu)的技術(shù)能產(chǎn)生出熱帶蝴蝶翅膀上的絢麗光彩?；趌MOD技術(shù)的顯示設(shè)備有很多優(yōu)點(diǎn)，由于不需要背光源，在陽光下也可以清晰顯示;相對(duì)于其他顯示技術(shù)，lMOD耗能低、電池壽命長

電潤濕是一種微流體現(xiàn)象，它已經(jīng)開始廣泛地被用作各種流體及電光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變(故名電潤濕)，令表面變得更親水(濕潤)。

由于原先抗水的表面現(xiàn)在變得更吸水，油層不得不改變其形式。這種界面屬性控制是電潤濕應(yīng)用的基礎(chǔ)。

用于改變固-液(一般為水)體系潤濕性質(zhì)，使液體更易潤濕固體的試劑稱為潤濕劑，一般是表面活性劑。潤濕劑的作用是降低液體的表面張力和固-液間的界面張力，使液體容易在固體表面上展開。

潤濕作用(wetting)

1定義:潤濕作用通常是指液體在固體表面上附著的現(xiàn)象。

固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程。

潤濕有三種類型，即沾濕、浸濕與鋪展。

沾濕是改變液-氣界面固-氣界面為固-液界面的過程;

沾濕附著發(fā)生條件:△GA=γSL-γSG-γLG<0

WA=γSG-γSL+γLG≥0

式中:γSG、γSL和γLG分別為氣-固、液-固和氣-液界面的表面張力

液體對(duì)固體沾濕能力可用粘附功來表示。粘附功表示在粘濕過程中單位表面體系自由能的降低值。一般用下式表示:

Wa=(γSG+γLG)-γSL

式中Wa為粘附功;γSG為固-氣界面自由能;γLG為液體表面自由能即表面張力;γSL為固-液界面的界面自由能。Wa值愈大則固-液界面結(jié)合愈牢,因此Wa表征固液兩相分子在界面上相互作用的大小。根據(jù)熱力學(xué)，在等溫等壓下，Wa≥0的過程為天然過程的方向,此即粘濕過程自發(fā)進(jìn)行的條件。

在實(shí)際應(yīng)用中,由于γSG和γSL很難直接測定,因此很難直接測出Wa，只能通過測定液體在固體表面上的接觸角θ來得到。利用楊氏潤濕方程得到下列公式:

Wa=γLG(1+cosθ)

可通過γLG和θ值得到Wa。由此式可見,若接觸角θ<180°，則Wa>0。因此可利用θ對(duì)沾濕進(jìn)行判斷。

將固體浸入液體中，如果固體表面氣體均為液體所置換，則稱此過程為浸濕。

浸濕發(fā)生條件:△Gi=γSL-γSG≤0

Wi=γSG-γSL≥0 (Wi:浸濕功)

指將固體浸入液體的過程即變固-氣界面為固-液界面的過程，液體表面在此過程中無變化。浸濕的能力用浸濕功表示，又稱粘附張力，它反映液體取代固體表面上氣體的能力，在鋪展作用中它是對(duì)抗液體收縮表面的能力而產(chǎn)生的鋪展力量。計(jì)算浸濕的基本公式為: A=Wi=γSG-γSL

式中A為粘附張力;Wi為浸濕功。利用楊氏潤濕方程可得到浸濕功: Wi=γLGcosθ

由此式可見，若已知液體的表面張力和該液體在固體表面的接觸角，便可得到此固體在液體中的浸濕功或粘附張力。若接觸角θ≤90°，則浸濕過程可自發(fā)進(jìn)行。

鋪展是在指以固液界面取代固-氣界面的過程。

固-液界面代替固-氣界面的同時(shí)，液體表面也擴(kuò)展。

鋪展發(fā)生條件為:△GS=γSL+γLG-γSG≤0

S=γSG-γSL-γLG≥0 (S:鋪展功)

設(shè)液體在固體表面上形成液滴，形成如下圖所示的液滴:

到達(dá)平衡時(shí)，在氣、液、固三相交界處，氣-液界面和固-液界面之間的夾角稱為接觸角(contact angle)，用θ表示。它實(shí)際是液體表面張力和液-固界面張力間的夾角。接觸角的大小是由在氣、液、固三相交界處，三種界面張力的相對(duì)大小所決定的。從接觸角的數(shù)值可看出液體對(duì)固體潤濕的程度。

當(dāng)、和達(dá)平衡時(shí)以下關(guān)系:

γSG-γSL=γLG cosθ

上述方程稱為楊(Young)方程。從楊方程我們可以得到下列結(jié)論:

(1)如果(γSG-γSL)=γLG，則cosθ=1，θ=0° ，這是完全潤濕的情況，在毛細(xì)管中上升的液面呈凹型半球狀就屬于這一類。如果(γSG-γSL)>γLG，則直到

θ=0還沒有達(dá)到平衡，因此楊方程不適用，但是液體仍能在固體表面鋪展開來。

(2)如果0<(γSG-γSL)<γLG，則1>cosθ>0，θ<90o ，固體能為液體所潤濕;

(3)如果(γSG-γSL)< 0，則cosθ<0，θ>90o ，固體不為液體所潤濕，如水銀滴在玻璃上。

根據(jù)楊方程，我們還可得到Wa、Wi、S用cosθ和的表達(dá)式:

然后根據(jù)cosθ和的實(shí)驗(yàn)測定值計(jì)算這些參數(shù)。<i id="bke_b1nvor7v">

固體表面上的一種流體被另一流體取代的過程。也指固體表面上的氣體被液體所取代，特別是指用水或水溶液取代表面上氣體的過程。習(xí)慣上將液體在固體表面上的接觸角θ=90°時(shí)定義為潤濕與否的標(biāo)準(zhǔn)，θ>90°為不潤濕，θ<90°則為潤濕，接觸角θ越小，潤濕性能越好。